Bryła świątyni thumb|Plan świątyni thumb|Nike rozwiązująca sandał Wejście na taras świątyni (pyrgos) stanowiły małe schody po prawej stronie Propylejów. Górna część pyrgosu była zdobiona i stanowiła miejsce zawieszania wotów. W fundamentach od strony Propylejów umieszczono dwie nisze wotywne. Świątynię wybudowano z marmuru pentelickiego. Zaprojektował ją jeden z architektów Peryklesa, zapewne Kallikrates, w porządku attycko-jońskim jako czterokolumnowy amfiprostylos (tetrastylos). Posiada trzystopniową marmurową krepidomę. Odległości między kolumnami były jednakowe, co było charakterystyczne dla małych świątyń. Stylobat ma wymiary 8,27 × 5,64 m, cella natomiast 3,26 × 4,19 m. Wejście do celli, zamykane drzwiami, znajdowało się pomiędzy dwoma filarami. Przestrzeń między filarami a ścianami bocznymi chroniły metalowe kraty. Świątynię krył dwuspadowy dachBernhard, s. 99-101.; Parnicki-Pudełko, s. 87-89; Koch, s. 19..
Zdobienia Posąg bogini W celli znajdował się posąg Ateny Nike. Pierwotny posąg z czasów archaicznych spłonął w 480 r. p.n.e., jednak po odbudowaniu świątyni, został odtworzony. Bogini trzymała w prawej ręce owoc granatu, natomiast w lewej – hełm.