Σύμφωνα με τον Παυσανία ο ναός ονομαζόταν "της Απτέρου Νίκης" από το λατρευτικό άγαλμα της Αθηνάς Νίκης, στο οποίο η θεά είχε παρασταθεί χωρίς φτερά, για να μένει πάντα στην Αθήνα. Ο ναός σχεδιάστηκε από τον Καλλικράτη και ανήκει στον τύπο του τετράστυλου αμφιπρόστυλου ιωνικού ρυθμού. Ο πρόναος εν παραστάσι είχε ενοποιηθεί με το σηκό, προσδίδοντας αίσθηση μεγαλύτερου βάθους στο κτίσμα, του οποίου οι διαστάσεις περιορίζονταν από τη στενότητα του χώρου. Ο ναός, μαζί μ' εκείνον του Ιλισού, αποτελεί ίσως το πρωιμότερο δείγμα πλήρους ανάπτυξης του ιωνικού ρυθμού στην Αττική.

Η αρμονία των αρχιτεκτονικών του μελών και η χάρη των κιόνων, σε συνδυασμό με την εκλέπτυνση του γλυπτού διακόσμου αλλά και την τεκτονική σταθερότητα, τον κατέστησαν ένα από τα κομψοτεχνήματα της κλασικής αρχιτεκτονικής.