Αν και κατασκευάστηκε περίπου το 500 π.Χ., είναι αρκετά καλοδιατηρημένος. Χτίστηκε για να αντικαταστήσει ένα ναό δωρικού ρυθμού, φτιαγμένο από πωρόλιθο, επίσης, αφιερωμένο στη Θεά Αφαία. Είναι αρχιτεκτονικού τύπου περίπτερος, δωρικού ρυθμού, από ντόπιο πωρόλιθο. Με σηκό, πρόδομο και οπισθόδομο, δίτονη κιονοστοιχία στο εσωτερικό και δίρριχτη στέγη με ακροκέραμα από παριανό μάρμαρο.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν και τα αετώματα, τα οποία βρίσκονται σήμερα στην γλυπτοθήκη του Μονάχου. Είναι μαρμάρινα και έχουν αναπαραστάσεις από τον Τρωικό Πόλεμο, με πρωταγωνιστές τοπικούς ήρωες του νησιού όπως ο Τελαμώνας, ο γιος του Αιακού. Το δυτικό αέτωμά του είναι αρχαϊκής τεχνοτροπίας, τεχνική που πρωτοεμφανίστηκε στα τέλη του 6ου αιώνα π.Χ.. Ενώ το ανατολικό έχει στοιχεία κλασικής τεχνοτροπίας, τεχνική που πρωτοεμφανίστηκε στις αρχές του 5ου αιώνα π.Χ..

Σύμφωνα με την αρχαία παράδοση, ο Ναός της Αφαίας, της Ακρόπολης και του Σουνίου σχηματίζουν ισοσκελές τρίγωνο.