Η χρήση της μεγάλης ημικυκλικής έκτασης, στο παρελθόν ερμηνεύθηκε με διάφορες θεωρίες, πριν ταυτισθεί με την Πνύκα, δηλαδή την θέση όπου συνεκαλείτο η Εκκλησία του Δήμου, δηλαδή η Συνέλευση των Αθηναίων.

Τα λείψανα που βρέθηκαν στη μεγάλη θεατροειδή έκταση έδειξαν ότι η Πνύκα είχε τρεiς οικοδομικές περιόδους. Στην πρώτη περίοδο, η φυσική πλαγιά του λόφου χρησιμοποιήθηκε ως κοίλο του θεάτρου. Η επιφάνεια ομαλοποιήθηκε με τη λατόμευση σκληρού ασβεστόλιθου, ενώ στη βόρεια πλευρά κατασκευάσθηκε ένας ευθύς αναλημματικός τοίχος. Στη δεύτερη περίοδο, η διευθέτηση του χώρου του ακροατηρίου ήταν πολύ διαφορετική. Ενας ψηλός ημικυκλικός αναλημματικός τοίχος κτίσθηκε στα βόρεια και ο προσανατολισμός ήταν αντίθετος σε σχέση με την προηγούμενη φάση. Η προσέγγιση γινόταν από δύο κλίμακες πλάτους 3.90μ.

Η Πνύκα της τρίτης περιόδου είχε το ίδιο σχέδιο, σε μεγαλύτερη κλίμακα. Ο μεγάλος αναλημματικός τοίχος κατασκευάσθηκε από μεγάλους κιβόλιθους που λατομήθηκαν στο χώρο, ενώ στα νότια διαμορφώθηκε το νέο βήμα.

Ανασκαφές διενεργήθηκαν από την Εν Αθήναις Αρχαιολογική Εταιρεία το 1910. Τότε επιβεβαιώθηκε οριστικά η ταύτιση της θέσης με την Πνύκα, όπου συνεκαλείτο η Εκκλησία του Δήμου. Μεγάλης κλίμακας ανασκαφές πραγματοποιήθηκαν σε διάφορες περιόδους μεταξύ 1930 και 1937 από τον Η. Α. Thompson σε συνεργασία αρχικά με τον Κ. Κουρουνιώτη και αργότερα με τον R. L. Scranton, οι οποίες συνέτειναν στην γνώση της ιστορίας και της αρχιτεκτονικής της Πνύκας και στην κατανόηση της τοπογραφίας της ευρύτερης περιοχής.

Τα σημαντικότερα μνημεία και αρχιτεκτονικά σύνολα της Πνύκας είναι:

- Οι δύο μεγάλες στοές που πλαισιώνουν την νότια πλευρά του ευρύχωρου επιπέδου πάνω από το βήμα. Οι στοές δεν μνημονεύονται στις αρχαίες πηγές και είναι βέβαιο ότι ουδέποτε τελείωσαν. Προορίζονταν να προστατεύουν τους ανθρώπους σε άσχημες καιρικές συνθήκες. Το διατείχισμα στην ίδια περιοχή, περιέτρεχε κατά τα τέλη του 4ου αιώνα π.Χ. το πίσω μέρος των ατέλειωτων στοών.

- Το μεγάλο ορθογώνιο λάξευμα πάνω από το βήμα, για τον βωμό του Διός Αγοραίου ανήκει επίσης στην τρίτη περίοδο, όπως οι στοές (330-326 π.Χ.). Στην εποχή του Αυγούστου ο βωμός μετακινήθηκε στην Αγορά και τοποθετήθηκε, μπροστά από το Μητρώο.

- Το μεγάλο λάξευμα (19Χ13 μ.) μεταξύ των δύο στοών, ανήκει επίσης στην τρίτη περίοδο. Σύμφωνα με τους ανασκαφείς, αποτελεί την θεμελίωση του προπύλου για ολόκληρο το αρχιτεκτονικό συγκρότημα, ο προγραμματισμός του οποίου αποδίδεται στον Λυκούργο. Τα δύσκολα χρόνια που ακολούθησαν, εμπόδισαν την αποπεράτωση του προγράμματος.

- Το ιερό του Διός Υψίστου. Έγινε γνωστό το 1803 από ενεπίγραφα πλακίδια που βρέθηκαν στις ανασκαφές του λόρδου Aberdeen΄s κοντά στο βήμα της Πνύκας. Εχει διατηρηθεί το δάπεδο του παλαιού ιερού, οι κλίμακες και ένας αριθμός κογχών στον κάθετα λαξευμένο βράχο. Η μεγάλη ορθογώνια κόγχη, όπου ήταν τοποθετημένο το λατρευτικό άγαλμα του θεού, ανήκει προφανώς στην ρωμαϊκή περίοδο.