Ο ναός της Αφαίας δεσπόζει στην κορυφή πευκόφυτου λόφου στο βορειοανατολικό μέρος της Αίγινας. Είναι το σπουδαιότερο μνημείο που σώζεται από το ιερό, το οποίο ήταν αφιερωμένο στη θεότητα Αφαία και φαίνεται ότι είχε ιδρυθεί σε χώρο όπου υπήρχε λατρευτική δραστηριότητα ήδη από τη μυκηναϊκή εποχή. Ο Παυσανίας (2.30.3-5) αναφέρει το μύθο για την Αφαία και την ταυτίζει με την κρητική θεά Βριτόμαρτι-Δίκτυννα, άποψη που είναι σήμερα αποδεκτή από τους ερευνητές. Ο ναός κτίσθηκε γύρω στο 500-490 π.Χ. και είναι ο δεύτερος πώρινος, που οικοδομήθηκε στην ίδια περίπου θέση και με τον ίδιο προσανατολισμό. Ο πρωιμότερος δωρικός ναός χρονολογείται περίπου στο 570-560 π.Χ. και καταστράφηκε από πυρκαγιά γύρω στο 510 π.Χ. Την εποχή της ανοικοδόμησης του νέου ναού το ιερό πήρε την οριστική του μνημειακή διαμόρφωση. Μεγαλύτερος χώρος ισοπεδώθηκε, νέα αναλήμματα διαμορφώθηκαν, το τέμενος τειχίσθηκε με λίθινο τοίχο και η είσοδος γινόταν από επιβλητικό πρόπυλο στη νότια πλευρά του περιβόλου, ενώ έξω από το πρόπυλο υπήρχε συγκρότημα οικοδομημάτων για τις ανάγκες του ιερού. Το ιερό της Αφαίας δεν διατηρήθηκε για μεγάλο διάστημα. Η αθηναϊκή επιβολή στην Αίγινα από τα μέσα του 5ου αι. π.Χ. είχε και εδώ τον αντίκτυπό της. Βαθμιαία το ιερό παρήκμασε και μόνο λίγες εργασίες επισκευών σημειώθηκαν τον 4ο αι. π.Χ. Ο 3ος αιώνας π.Χ. ήταν περίοδος μεγάλης παρακμής και προς το τέλος του 2ου αι. π.Χ. ο χώρος είχε πια εγκαταλειφθεί.

Ο ναός είναι δωρικός περίπτερος, με κιονοστοιχία 12 κιόνων στις μακρές και 6 στις στενές πλευρές. Οι κίονες είναι μονολιθικοί με 20 ραβδώσεις, εκτός από τρεις της βόρειας πλευράς, που αποτελούνται από σπονδύλους. Στηρίζεται σε κρηπίδα τριών βαθμίδων, έχει πρόδομο και οποσθόδομο με δύο κίονες εν παραστάσι και σηκό με δίτονη εσωτερική κιονοστοιχία πέντε κιόνων. Η είσοδος γινόταν από την ανατολική πλευρά, όπου είχε κατασκευασθεί επικλινές επίπεδο από καλά πελεκημένους λίθους. Οι κίονες, οι τοίχοι του σηκού και ο θριγκός είναι από ντόπιο πωρώδη ασβεστόλιθο και καλύπτονται με επίχρισμα, ενώ σε μερικά μέρη του θριγκού σώζεται και διακόσμηση με χρώμα. Τη δίρριχτη στέγη του ναού κάλυπτε πήλινη κεράμωση κορινθιακού τύπου και μόνο η πρώτη στρώση κεράμων με τις ανθεμωτές ακροκεράμους ήταν μαρμάρινη. Το κορυφαίο ανθεμωτό ακρωτήριο, που πλαισιωνόταν από δύο κόρες, ήταν επίσης μαρμάρινο, καθώς και οι τέσσερις σφίγγες στις γωνίες της στέγης. Τα γλυπτά των αετωμάτων και τα ακρωτήρια της στέγης ήταν από παριανό μάρμαρο και έφεραν χρώματα. Το θέμα και των δύο αετωμάτων είναι οι μυθικές εκστρατείες στην Τροία, στις οποίες διακρίθηκαν Αιγηνίτες ήρωες. Στο ανατολικό αέτωμα απεικονίζεται η παλαιότερη εκστρατεία, με τον Ηρακλή κατά του βασιλιά της Τροίας Λαομέδοντα, στην οποία έλαβε μέρος ο Τελαμών, γιός του Αιακού. Στο δυτικό αέτωμα απεικονίζεται η νεότερη εκστρατεία με τον Αγαμέμνονα κατά του Πριάμου, στην οποία διακρίθηκαν τρεις απόγονοι του Αιακού, ο Αίας, ο Τεύκρος και ο Αχιλλέας. Παρούσα και στις δύο εκστρατείες είναι η Αθηνά, ως η κεντρική μορφή κάθε αετώματος. Το δυτικό αέτωμα απηχεί την αισθητική του 6ου αι. π.Χ., ενώ το ανατολικό με τη μεγαλύτερη κινητικότητα των μορφών και την απουσία σχηματοποίησης παραπέμπει στις αρχές του 5ου αι. π.Χ.

Μετά την εγκατάλειψή του το μνημείο παρέμεινε ορατό και εντυπωσιακό στο λόφο. Η πρώτη έρευνά του έγινε το 1811 από τον αρχιτέκτονα Ch. R. Cockerell και το φίλο του βαρώνο von Hallerstein, που επισκέφθηκαν το χώρο και ανέσκαψαν τα γλυπτά των αετωμάτων, τα οποία μετέφεραν στην Ιταλία. Από εκεί το 1828 κατέληξαν στο Μόναχο, όπου βρίσκονται μέχρι σήμερα και εκτίθενται στη Γλυπτοθήκη. Συστηματική ανασκαφή του μνημείου πραγματοποιήθηκε από το Γερμανικό Αρχαιολογικό Ινστιτούτο το 1901, υπό την εποπτεία των Ad. Furtwangler και H. Thiersch και αργότερα, το 1964-1981, του D. Ohly. Τα έτη 1956-1957 έγιναν αναστηλωτικές εργασίες από τον Α. Ορλάνδο και τον Ε. Στίκα.