W XVII w. stało jeszcze 17 kolumn świątyni. Pierwsze badania świątyni w czasach nowożytnych wykonał w 1765 r. Revett, uzupełniły je pomiary przeprowadzone przez członków Towarzystwa Dyletantów w 1812 r. Regularne wykopaliska w miejscu ruin świątyni rozpoczął Wilhelm Dorpfeld dopiero w roku 1884, w roku 1898 odkryto inskrypcję dedykującą świątynię Posejdonowi. Prace związane z odsłanianiem świątyni ukończył Walerios Stais. Gdy Grecja odzyskała niepodległość stało już tylko 12 kolumn świątyni. W 1906 roku, podczas prowadzonych na terenie świątyni wykopalisk archeologicznych, odkryto wiele cennych przedmiotów, w tym marmurowe rzeźby nagich młodzieńców (gr. kouros) z VI w. p.n.e., zdeponowane w Narodowym Muzeum Archeologicznym w Atenach.
Architektura thumb|Świątynia Posejdona na przylądku Sunion - widok od strony wschodniej. Świątynia wznosi się na krawędzi skały, ok. 60 m nad powierzchnią morza, w najwyżej położonym punkcie przylądka. Prowadziła do niej święta droga, której oprawę stanowiła monumentalna brama (propyleje), ozdobiona dwiema kolumnami doryckimi, na których znajdował się architraw i tympanon. Kolumny dzieliły bramę na trzy przejścia, z których środkowe, najszersze, miało szerokość 2,2m.