Tempelet ble bygget på samme sted som det arkaiske Parthenon, og reist på den utbrente grunnmuren fra en uferdig bygning som ble påbegynt på 480-tallet som et minnesmerke over seieren ved Marathon. Rester av dette kan sees noen steder rundt tempelet, og de to tidligere bygningene er kjent også fra innskrifter på Akropolis. I arkeologiske verker betegnes de gjerne som Parthenon I (eldst), II (arkaisk) og III (klassisk). Det arkaiske tempelets krepidoma ble brukt som fundament for det klassiske. Da man valgte å bygge et større tempel ble fundamentet utvidet mot nord.