Tapınak peripteros (etrafında sütun dizisi olan) planlıdır. Uzun kenarında 12 ve kısa kenarında 6 sütun bulunur. Sütun kaideleri ise Attik-Ionik tiptedir. 15 metre yüksekliğe sahip sütunların gövdelerinin 3/1’den azı düz bırakılmış; geri kalan bölümleri ise yivli işlenmiştir.
Zeus Tapınağı'nın dört sütun başlığı in situ (orijinal yerinde) korunabilmiştir. Yapı, Anadolu’da korinth düzeninin dini bir yapıda dış cephe elemanı olarak kullanılmasına en erken örnektir. Tapınağın korinth sütun başlıkları iki blok taşın işlenerek üst üste konulması ile meydana getirilmiştir. Alt sıradaki işlenmiş blokta üst üste iki sıra halinde sekizer akanthus yaprağı bulunmaktadır. Üst blokta ise iç ve dış volütler saplıdır ve bu volütlerin altında da toplam dört tane de akanthus yaprağı bezemesi yer almaktadır.

Tapınağın tarihlemesi kesin değildir. Ancak Hellenistik Dönem yapısı olduğu kabul edilir (MÖ 4-1 yy). Tapınağı çevreleyen Kutsal Alan duvarları üzerinde bir yazıt bulunmuştur. Bu yazıtta , Kral I. Seleukos Nikator’un yaptırmış olduğu çatıların Zenephones oğlu Teukros tarafından onartıldığı yazmaktadır. Yazıt üzerine yapılan incelemelerde MÖ 150 yıllarına tarihlendiği anlaşılmıştır. Yazıtta I. Seleukos Nikator’un geriye doğru onurlandırıldığı düşünülmektedir.
Tapınak Bizans Dönemi’nde kiliseye dönüştürülmüştür. Yeniden tasarım sırasında cella tamamen kaldırılmış ve sütun aralarını kapatmak için duvar blokları kullanılmıştır. Kilisenin girişi batıya yerleştirilmiş ve orijinal tapınağa bir apsis eklenmiştir. Ayrıca sütunların bir kısmı kiliseye çevrilirken kısaltılmış veya tamamen çıkarılmıştır.