W 356 r. p.n.e. świątynię spalił szewc Herostrates w nadziei, że ten występek unieśmiertelni jego imię. Sanktuarium zamierzał odbudować Aleksander Wielki, który zgodnie z tradycyjnym przekazem, miał urodzić się w noc spalenia ArtemizjonuMała encyklopedia kultury antycznej A-Z. Warszawa: PWN, 1983, s. 317.. Mieszkańcy Efezu nie przyjęli jego warunku, jakim było umieszczenie w świątyni inskrypcji sławiących jego imię. Propozycja została odrzucona słowami: „Aleksandrze, nie wypada, żeby jeden bóg stawiał świątynię drugiemu bogu”, bowiem wyznawcy Artemidy nie widzieli możliwości oddawania w jednej świątyni hołdu dwóm bogom. Aleksander, mimo iż nie przyjęto od niego pieniędzy na pokrycie kosztów odbudowy, zlecił swojemu architektowi, Dejnokratesowi, sporządzenie projektu świątyni. Koszt prac został sfinansowany ze składek mieszkańców Efezu i z kwot uzyskanych ze sprzedaży niektórych, niewykorzystanych przy odbudowie elementów spalonej świątyni. Odbudowa świątyni trwała od 334 p.n.e. do 260 p.n.e. Budowla stanęła na fundamentach poprzedniej świątyni i miała identyczne z nią wymiary. Dodano nową krepidomę złożoną z 13 stopni.