Η λατρεία της θεάς Ήρας στη Σάμο μαρτυρείται από την Εποχή του Χαλκού και συγκεκριμένα στην περίοδο του Μυκηναϊκού πολιτισμού. Αρχικά στο χώρο υπήρχε ένας μικρός λίθινος βωμός και ένα ναόσχημο κτίσμα για την προστασία του ξύλινου λατρευτικού αγάλματος. Τον 8ο αι. π.Χ. ο βωμός γίνεται ορθογώνιος και περιβάλλεται με πλακόστρωση. Δυτικά του βωμού κτίζεται ο πρώτος ναός της Ήρας, ο λεγόμενος Εκατόμπεδος επειδή το μήκος του ήταν 100 πόδια, και με αναλογία μήκους -πλάτους 5:1. Οι τοίχοι του ήταν πλίνθινοι, στηρίζονταν σε χαμηλό λίθινο βάθρο και η κεραμοσκέπαστη σαμαρωτή στέγη του στηριζόταν σε μια σειρά από ξύλινα υποστηρίγματα. Τον 7ο αι. π.Χ. ο Εκατόμπεδος ξανακτίζεται με δαπανηρό λίθινο κρηπίδωμα και ξύλινη περίσταση. Συγχρόνως γίνεται ανακαίνιση του βωμού. Στα μέσα του 6ου αι. π.Χ. παρατηρήθηκε μεγάλη οικοδομική αναμόρφωση του Ιερού. Στα 570-560 π.Χ. με την επίβλεψη του αρχιτέκτονα Ροίκου και του καλλιτέχνη Θεόδωρου ιδρύθηκε το γιγαντιαίο κτήριο του ναού της Ήρας, του οποίου οι διαστάσεις το έκαναν μοναδικό. Ο Εκατόμπεδος ναός επικαλύφθηκε από το νέο κτήριο. Ο νέος ναός ήταν δίπτερος, διαστάσεων 52,5x105 μ. Ο σηκός είχε μήκος ίσο με το πλάτος του ναού και ο πρόναος ήταν τετράγωνος. Εσωτερικοί κίονες χώριζαν το σηκό και τον πρόναο σε τρία μέρη, τα κλίτη. Οι θαυμάσιες ραβδώσεις των κιόνων έγιναν στο μαλακό ασβεστόλιθο με περιστροφικό τροχό που επινόησε ο Θεόδωρος. Οι κίονες υπολογίζεται ότι είχαν ύψος 18 μ., ήταν πώρινοι και ραβδωτοί. Ο θριγκός ήταν από ξύλο και η στέγη καλυπτόταν από οπτά κεραμίδια, ενώ οι γωνίες της στολίζονταν με ανθεμωτά ακροκέραμα. Ο μοναδικός αυτός ναός χαρακτηρίστηκε θαύμα της ιωνικής αρχιτεκτονικής αλλά καταστράφηκε από σεισμό λίγα χρόνια μετά την αποπεράτωσή του.

Στα χρόνια της τυραννίας του Πολυκράτη άρχισαν οι εργασίες για ένα ναό μεγαλύτερων διαστάσεων από τον προηγούμενο. Για το ναό αυτό θα γράψει ο Ηρόδοτος «ο μέγιστος νηός ων ημείς ίδμεν». Ήταν δίπτερος με διαστάσεις 55,16x108,63 μ. Η διαφορά στο μέγεθος από το ναό του Ροίκου οφειλόταν στην τοποθέτηση στην πρόσθια οπίσθια πλευρά μίας ακόμη σειράς κιόνων, ο αριθμός των οποίων έφθασε τους 155. Από αυτούς σήμερα σώζεται μέρος μόνον του ενός στη νότια πλευρά του ναού. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των ερευνητών το αρχικό ύψος των κιόνων έφθασε τα 20 μ. Οι κίονες ήταν κατασκευασμένοι από μάρμαρο, ενώ το υπόλοιπο κτήριο ήταν από πωρόλιθο. Οι μελετητές πιστεύουν ότι ο ναός αυτός δεν αποπερατώθηκε ποτέ διότι μετά το θάνατο του Πολυκράτη το 522 π.Χ. άρχισαν οι εσωτερικές διαμάχες των διαδόχων με αποτέλεσμα η πολιτική και οικονομική δύναμη της Σάμου να παρακμάσει. Πιθανόν πολλά δομικά υλικά του ναού να χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των τειχών και άλλων κτηρίων.

Το κέντρο της λατρείας ήταν ο Βωμός, ο οποίος είχε μνημειακό μέγεθος με διαστάσεις 36,5x16,5 μ. Η αρχική ανωδομή του ήταν από ανοιχτόχρωμο ασβεστόλιθο, ενώ στα ρωμαϊκά χρόνια ανακαινίστηκε με μάρμαρο. Ο Βωμός ήταν μια αυλή ανοιχτή προς το ναό και περιβαλλόταν από τις τρεις πλευρές από προστατευτικό τοίχο ύψους 5-7 μ. που κατέληγε επάνω σε κυμάτια. Εσωτερικά ήταν διακοσμημένος με ανάγλυφη ζωφόρο με παραστάσεις θηριομαχιών και Σφιγγών. Τα δύο άκρα του τοιχώματος ήταν στολισμένα με πλούσια επίκρανα. Στο επάνω μέρος ο Βωμός καλυπτόταν με πλάκα από πυρίμαχο οφείτη πράσινου χρώματος.

Οικονομική ανάκαμψη και επομένως οικοδομική δραστηριότητα παρουσιάζεται στο Ηραίο όταν το 322 π.Χ. με ψήφισμα του Μεγάλου Αλεξάνδρου, οι Σαμιώτες εξόριστοι επαναπατρίζονται. Οι εργασίες στο ναό της Ήρας επαναλαμβάνονται και ανεγείρονται ορισμένα κτήρια. Στα ελληνιστικά χρόνια ο χώρος του Ιερού γίνεται τόπος αυτοπαρουσίασης των Σαμίων πολιτικών, η πίστη στους αρχαιοελληνικούς θεούς εξασθενεί και εμφανίζονται νέες θεότητες ανατολικής προέλευσης. Τον 1ο αι. π.Χ. η Σάμος γίνεται ρωμαϊκή επαρχία, κατάσταση η οποία οπωσδήποτε επηρεάζει και το Ιερό. Μετά το τέλος των ρωμαϊκών εμφυλίων πολέμων, το 31 π.Χ. παρατηρείται κάποια άνθηση στο Ηραίο περιορισμένης έκτασης. Στα χρόνια του Αυγούστου οι Σάμιοι ανεγείρουν στην πόλη ναό προς τιμήν αυτού και της Ρώμης και προχωρούν σε διαμόρφωση του ναού και του βωμού της Ήρας. Ο μεγάλος ναός γίνεται αποθήκη παλαιότερων αναθημάτων και κτίζεται ένας περίπτερος ναός στον οποίο φυλάσσεται το λατρευτικό άγαλμα. Συγχρόνως ανακαινίζεται με μάρμαρο ο αρχαϊκός βωμός. Αυτά τα χρόνια φαίνεται ότι λατρεύτηκε στο Ηραίο από κοινού με τη θεά Ήρα, μετά το θάνατό της, η σύζυγος του Αυγούστου Λιβία, όπως μαρτυρείται επιγραφικά.

Στα τέλη του 1ου και αρχές του 2ου αι. μ.Χ. το Ιερό είχε γίνει ασήμαντο. Στα μέσα του 2ου αι. μ.Χ. οικοδομήθηκε στο χώρο ένας μικρός κορινθιακός ναός διαστάσεων 7,4x12 μ., για τον οποίο δεν γνωρίζουμε σε ποια θεότητα ήταν αφιερωμένος, και τον 3ο αι. μ.Χ. οικοδομείται ο τελευταίος ναός του χώρου. Πρόκειται για ρωμαϊκού τύπου ναό με πόδιο από χυτή τοιχοποιία με ορθομαρμάρωση που έφερε πάνω και κάτω χαρακτηριστικά κυμάτια.

Το σημαντικότερο έργο που έγινε το 2ο και 3ο αι. μ.Χ. ήταν η επίστρωση της Ιεράς Οδού, μήκους 6 χλμ., που ένωνε το Ιερό με την αρχαία πόλη, με την οποία ήταν αναπόσπαστα συνδεδεμένο.

Από τα τέλη του 2ου αι. μ.Χ. και μετά ολοένα και μεγαλύτερο μέρος του τεμένους καλύπτεται από κατοικίες μονώροφες και διώροφες με μικρές περίστυλες εσωτερικές αυλές, μωσαϊκά και συστήματα ύδρευσης και αποχέτευσης. Στον οικισμό αυτό υπήρχε και εγκατάσταση θερμών. Γύρω στα μέσα του 3ου αι. μ.Χ. ο οικισμός εγκαταλείφθηκε και ερημώθηκε εξαιτίας καταστρεπτικού σεισμού το 262 μ.Χ. και της λεηλασίας του νησιού από περιπλανώμενα γερμανικά φύλα. Τον 4ο αι. μ.Χ. κατεδαφίζονται αρχαία οικοδομήματα και το δομικό υλικό πωλείται στη Μικρά Ασία. Τον 5ο ή 6ο αι. μ.Χ. κτίζεται στο χώρο μια τρίκλιτη παλαιοχριστιανική βασιλική χρησιμοποιώντας ως δομικό υλικό αρχιτεκτονικά μέλη κτηρίων της αρχαίας θρησκείας και θραύσματα αναθημάτων. Αυτή η βασιλική είχε καταστραφεί στο τέλος της 1ης χιλιετίας μ.Χ. και στη θέση της το 16ο αιώνα κτίστηκε μια νέα βασιλική σταυροειδής με τρούλο, από την οποία φαίνεται σήμερα η αψίδα. Η λατρεία συνεχίστηκε στον ίδιο χώρο και το 18ο αιώνα, οπότε κτίζεται στην ίδια θέση ένα μικρό παρεκκλήσι, το οποίο κατεδαφίστηκε με την έναρξη των ανασκαφών στο χώρο του Ιερού.

Εκτός από τα προαναφερθέντα οικοδομήματα, στο χώρο του τεμένους υπήρχαν και άλλα κτίσματα αφιερωμένα στη μεγάλη θεά αλλά και σε άλλους θεούς.

Η ανασκαφή στο χώρο μαρτυρεί ότι δεν επρόκειτο περί πανελλήνιου ιερού αλλά ενός ιερού με παγκόσμια φήμη. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν με τον καλύτερο τρόπο την εισροή επισκεπτών από όλα τα μέρη του τότε γνωστού κόσμου: Αίγυπτο, Συρία, Ασσυρία, Βαβυλώνα, Μεσοποταμία, Περσία, Φοινίκη, Λακωνία, Αττική, Κρήτη, Κύπρο. Τα αναθήματα στη θεά αποτελούν πραγματικά έργα τέχνης, που ξεχωρίζουν για τη μοναδικότητά τους και την εκπληκτική τεχνική τους. Ένα πολυάριθμο σύνολο αφιερωμάτων από μάρμαρο, πηλό, γυαλί, χαλκό, ξύλο, ελεφαντόδοντο, χρυσό, που έχει έλθει στο φως, αποδεικνύει περίτρανα τη διεθνή ακτινοβολία του σαμιακού Ηραίου. Κολοσσικοί κούροι ήταν τοποθετημένοι στη βόρεια παρυφή της Ιεράς Οδού και αποτελούσαν τους άγρυπνους φρουρούς του Ιερού. Μικρά ναόσχημα κτίσματα, οι θησαυροί, αποτελούσαν τα θησαυροφυλάκια για την ασφάλεια των πολύτιμων αφιερωμάτων στη μεγάλη θεά της γονιμότητας και της ευφορίας.

Τα αποκαλυφθέντα λείψανα στο χώρο της αρχαίας πόλης Σάμου και στο χώρο του Ιερού είναι οι αδιάψευστοι μάρτυρες της οργάνωσης, του πλούτου, του υψηλού πολιτιστικού επιπέδου αυτής της ιωνικής γης και είναι αυτά που πρέπει να μας κάνουν να αγγίξουμε με τα μάτια της ψυχής μας ό,τι πνευματικό και θαυμαστό κληρονομήσαμε και να συνειδητοποιήσουμε ότι είναι χρέος όλων μας να το διαφυλάξουμε ακέραιο.