Стоявшая в центре храма и являвшаяся его сакральным центром статуя Афины Парфенос была выполнена самим Фидием. Она была прямостоящая и имела около 11 м в высоту, выполнена в хрисоэлефантинной технике (то есть из золота и слоновой кости на деревянной основе). Скульптура не сохранилась и известна по различным копиям и многочисленным изображениям на монетах. В одной руке богиня держит Нику, а другой опирается на щит. На щите изображена амазономахия. Существует легенда, что Фидий изобразил на нём себя (в образе Дедала) и Перикла (в образе Тесея), за что (а также по обвинению в краже золота для статуи) попал в тюрьму. Особенность рельефа на щите состоит в том, что второй и третий план показаны не сзади, а один над другим. Кроме того, его тематика позволяет говорить о том, что это уже исторический рельеф. Ещё один рельеф был на сандалиях Афины. Там изображалась кентавромахия.

На постаменте статуи было вырезано рождение Пандоры — первой женщины.