Il Tempio O, situato a nord del Tempio A, è molto simile ad esso: i due edifici hanno una struttura praticamente identica, simile anche a quella del Tempio E sulla Collina Orientale.
Costruiti tra il 490 e il 460 a.C., il Tempio A e il Tempio O furono tra i primi edifici sacri che si incontravano sull'Acropoli: secondo alcune ipotesi il Tempio A sarebbe stato dedicato ai Dioscuri e il Tempio O a Poseidone, ma del secondo restano oggi pochi avanzi — il basamento, qualche rocchio di colonna e l'ara.
Per le caratteristiche architettoniche di dettaglio — periptero esastilo, rapporto di colonne 6/14, accorgimenti ottici per risolvere il conflitto d'angolo dorico, decorazione del sima in marmo — il Tempio O condivide la descrizione tecnica del vicino e meglio conservato Tempio A.