Il Tempio F, dedicato ad Atena o a Dionisio, pseudoperiptero esastilo, è fra quelli della collina orientale il più arcaico: le colonne sono prive di entasi, tranne quelle della facciata ad est, ed erano collegate fra loro da pareti "a schermo", alte fino a tre metri, che avevano lo scopo di nascondere le pratiche di culto. Nel vestibolo, parallelamente alla facciata, era una fila di quattro colonne.
Durante gli scavi del 1823 furono ritrovate in questo tempio due mezze metope in tufo raffiguranti Dionisio che vibra un colpo su un gigante inginocchiato ed Atena trionfante su un nemico: queste metope sono conservate al Museo Archeologico Regionale di Palermo.
Poco a nord del Tempio E sorge il Tempio F, perfettamente allineato ai templi E e G: è il più piccolo e il più spoglio dei tre templi posti sulla collina orientale. Le rovine di questo tempio furono, infatti, saccheggiate in epoca imprecisata ed utilizzate come materiale da cava. L'edificio, creduto in passato opera del 550-540 a.C., dobbiamo oggi, alla luce di saggi effettuati all'interno del tempio e intorno al crepidoma, datarlo al 520 a.C., periodo a cui appartengono i materiali più antichi ritrovati nel riempimento.
Il tempio presenta una pianta allo stilobate di 61,83 m. x 24,43 m. con una peristasi di 6 x 14 colonne doriche che non presentano entasi, ma rastremazione continua. L'interno, formato da una cella tripartita in pronao, naos e aditon, presenta una doppia fila di colonne sulla facciata separate da un intercolumnio: caratteristica tratta dal più antico Tempio C sorto sull'acropoli.
Le due metope, capolavoro del tardo arcaismo scultoreo selinuntino, databili tra il terzo e l'ultimo quarto del VI secolo a.C., mutile superiormente, raffigurano Dioniso, con un lungo chitone ed himation dalla sottile pieghettatura, che sta per uccidere un gigante, ed Atena vittoriosa su Encelado; quest'ultimo, riverso sul terreno, è raffigurato con gli occhi semichiusi e la bocca aperta, spasimante dal dolore, contornata da una folta barba a riccioli stilizzati.
Peculiarità del tempio F è la presenza, tra le colonne della peristasi, di un muro, marcato da una sorta di triplice lesena, alto quasi cinque metri, che lascia liberi solamente stretti passaggi sulla facciata. Questa insolita soluzione dell'architettura dorica fa ipotizzare che il muro servisse a proteggere gli ex voto offerti dai fedeli, oppure a celare, ad occhi indiscreti, particolari riti su cui le fonti storiche tacciono.