Le culte d'Apollon dans la région de Bassae remonte au VIIIe siècle, où le dieu vénéré était vraisemblablement le dieu de la guerre, la plupart des objets qui y ont été retrouvés étant des armes. La région tire son nom du mot « Vasses » probablement en raison de sa morphologie, le site étant réparti en de nombreuses petites vallées (vassai ou vessai). Au VIIe siècle av. J.-C., les Phigaléens dédièrent le temple à Apollon Épikourios, persuadés qu’ils devaient au dieu leur victoire sur les Spartiates, en 659, qui leur permit de reprendre leur ville. En 429 avant J.-C. le culte était toujours bien vivant, après que le dieu les ait, d’après eux, sauvés de la peste.

À l'époque archaïque, un sanctuaire religieux devait s’élever ans la région, comprenant un ou deux temples datant de 600 et 500 avant J.-C. Le temple que nous voyons aujourd’hui, datant de l’époque classique, était, selon Pausanias, l'œuvre d'Ictinos. Il fut construit vers 420-400 avant J.-C., l'architecte réussissant à combiner de nombreuses caractéristiques archaïques, imposées par la tradition religieuse conservatrice des Arcadiens, avec les nouvelles caractéristiques de l'époque classique.

Son orientation s’éloigne de celle, habituelle, d'Est en Ouest, puisque le temple est orienté Nord-Sud. Il est construit principalement en pierre calcaire locale, tandis que certaines parties du plafond, les chapiteaux de la nef et la décoration sculpturale sont en marbre.

Ce temple est le seul qui combine des éléments des trois rythmes architecturaux de l'Antiquité. Il s'agit d'un pavillon dorique à deux étages avec pronaos, nef, sanctuaire et opisthodome. Il comporte six colonnes sur sa largeur et quinze sur sa longueur. Ainsi, sa forme est plus allongée, comme dans les temples archaïques. À l’intérieur de la nef, sur la longueur du temple, se dressent cinq demi-colonnes ioniques. Parmi elles, une colonne était surmontée d’un chapiteau corinthien, le plus ancien de l'architecture grecque antique, découvert à ce jour. Dans l'adyton (lieu sacré) qui se trouvait derrière cette colonne, était probablement conservée la statue culte du dieu. Le toit du temple était en pente, recouvert de tuiles en marbre, de type corinthien.

Le temple était orné d’une frise dorique extérieure avec des métopes et des triglyphes sans ornements.

Il était en outre décoré d'une magnifique frise ionique en marbre, d'une longueur de 31 m, et de 23 dalles de marbre témoignant d’un art sculptural majestueux. Sur douze de ces dalles est représentée la bataille des Amazones est représentée, les onze autres retraçant la bataille des Centaures. On suppose que l’auteur de la frise est le sculpteur Paionios, également auteur de la célèbre statue de la Victoire à Olympie.

Des fouilles menées entre 1902 et 1903 sur le site archéologique ont révélé deux autres petits temples dédiés à Artémis et Aphrodite. Ils semblent avoir été utilisés tout au long des périodes archaïque et classique, mais furent finalement abandonnés à la fin du IIIe s. av. J.-C.