Дерпфельд також встановив, що близько 490-488 до н. е. на місці гекатомпедону почали споруджувати новий храм, аби віддячити Афіні за перемогу над персами під Марафоном. Існування цього Прадавнього Парфенона відоме також завдяки свідченням Геродота. Якщо довжина гекатомпедону становила 32 м, то розміри Прадавнього Парфенона в плані були близькими до нинішнього храму. Тому посеред південного схилу звели підпірну стіну, а в основу пагорба уклали вапняні блоки, аби підняти будівельний майданчик над скелею приблизно на 7 м. Цей храм являв собою периптер і мав по 6 та 16 колон по ширині та довжині. Відомо, що його стилобат та сходи виконали з мармуру. Проте 480 до н. е., коли будівельникам вдалось звести колони тільки до висоти другого барабану, місто спустошило перське військо Ксеркса. Будівництво припинилось на майбутні 30 років.