Πρόκειται για μικρό σπήλαιο στη Ν. κλιτύ της Ακροπόλεως, που αποκαλύφθηκε όταν κόπηκε κάθετα ο βράχος προκειμένου να εξομαλυνθεί η όψη του και να οικοδομηθεί το Διονυσιακό θέατρο από τον Λυκούργο το 333 π.Χ. Στην είσοδο αυτού του σπηλαίου (σε ύψος 30μ. πάνω από την ορχήστρα του Διονυσιακού θεάτρου) κατασκεύασε ο Θράσυλλος το 320/319 π.Χ. χορηγικό μνημείο. Το μνημείο διετηρείτο μέχρι το 1827, οπότε καταστράφηκε από τους Τούρκους κατά την πολιορκία της Ακροπόλεως. Το μαρμάρινο δωρικού ρυθμού μνημείο (που έκλεινε την είσοδο του σπηλαιώδους ανοίγματος) απετελείτο από δύο βαθμίδες στις οποίες στηρίζονταν τρεις παραστάδες. Τα κενά ανάμεσα σε αυτές έκλειναν με θύρες. Πάνω στις παραστάδες ακουμπούσε θριγκός επί του οποίου βρισκόταν βαθμιδωτή βάση όπου στηριζόταν ο χορηγικός τρίποδας. Στο εσωτερικό του σπηλαίου φαίνεται ότι υπήρχε (όπως αναφέρει και ο αρχαίος περιηγητής Παυσανίας) ανάγλυφο σύμπλεγμα του Απόλλωνος και της Αρτέμιδος που σφάζουν τα παιδιά της Νιόβης.

Πενήντα χρόνια αργότερα, ο Θρασυκλής (γιος του Θρασύλλου) τοποθέτησε, εκατέρωθεν του τρίποδα του Θρασύλλου και επάνω σε ενεπίγραφες βάσεις, τους τρίποδες που είχε ο ίδιος κερδίσει σε θεατρικούς αγώνες. Αργότερα, το 400 μ.Χ., το μνημείο επισκευάστηκε από τον Φαίδρο και φαίνεται ότι σε αυτή τη φάση τοποθετήθηκε άγαλμα του Διονύσου το οποίο απεικονίζουν σε σχέδιό τους περιηγητές του τέλους του 19ου αιώνα. Το άγαλμα βρίσκεται σήμερα στο Βρετανικό Μουσείο μαζί με τις υπόλοιπες αρχαιότητες που μετέφερε ο λόρδος Έλγιν στην Αγγλία.

Με την έλευση του Χριστιανισμού, το σπήλαιο μετατράπηκε σε ναϊδριο της Παναγίας της Σπηλιώτισσας. Σε αυτή τη φάση ανήκει η σαρκοφάγος που βρέθηκε στο εσωτερικό του σπηλαίου, η μικρή σκάλα που οδηγεί σε δώμα, καθώς και τμήματα τοιχογραφιών που διατηρούνται στους τοίχους.

Σήμερα, πάνω από τη θέση του μνημείου του Θρασύλλου (δηλαδή βορείως αυτού) διατηρούνται δύο Ρωμαϊκοί κίονες με τριγωνικά κιονόκρανα που αποτελούσαν τις βάσεις στήριξης άλλων χορηγικών τριπόδων. Η ύπαρξη διαφόρων κοιλοτήτων στην ίδια περιοχή γύρω από το μνημείο του Θρασύλλου, μαρτυρεί ότι είχαν τοποθετηθεί εκεί διάφορα χορηγικά μνημεία.

Το μνημείο του Θρασύλλου μελέτησε κατά τη δεκαετία του 1930 ο αρχαιολόγος του εν Αθήναις Γερμανικού Αρχαιολογικού Ινστιτούτου G. Welter, ενώ σημαντικές μελέτες πραγματοποιεί από την δεκαετία του 1980 κ.ε. ο αρχαιολόγος της εν Αθήναις Αμερικανικής Σχολής Κλασικών Σπουδών Rhys Townsend.