Archeologisch bewijs geeft aan dat Sounion al in de Bronstijd een heilig gebied was, maar de tempel die we nu zien werd gebouwd in het midden van de 5e eeuw v.Chr. (tussen 444 en 440 v. Chr.). Het was onderdeel van het ambitieuze bouwproject van Perikles, waaronder andere beroemde tempels zoals het Parthenon en het Hephaisteion. Gezien de gelijkenis van de Tempel van Poseidon met de Hephaisteion en de Tempel van Nemesis in Rhamnous, hebben veel historici geconcludeerd dat ze werden ontworpen door dezelfde architect. Een bijzonder verenigend kenmerk van alle drie de tempels is het feit dat de kolommen van de veranda werden uitgelijnd met de derde kolom van de zuilengalerij. Een inscriptie bevestigt dat de tempel was gewijd aan Poseidon, en het werd gebouwd op de overblijfselen van een nog eerdere Poros tempel waarvan de fundamenten nog zichtbaar zijn. Deze archaïsche tempel werd verwoest door de Perzen in 490 v.Chr. toen het nog in aanbouw was. Er is zeer weinig bekend over deze vroegere tempel, maar het is zeker dat het een vereerd landmark was, zichtbaar van verre als matrozen naderden of de veiligheid van de Attica havens verlieten. De nieuwere tempel volgt op de voet de grootte en het plan van de meer oude. De tempel van Poseidon was een peripteraal gebouw van de Dorische orde, gemaakt van marmer uit het nabijgelegen Agrileza, met zes zuilen aan de uiteinden en dertien aan elke lange zijde voor een totaal van 34-waarvan dertien vandaag overleven.
