Sulla parte più elevata dell'isola di Ortigia, su quello che era un tempio dedicato ad Athena, sorge il Duomo di Siracusa. Il tempio, di ordine dorico, fu eretto nel V sec. a.C. dal tiranno Gelone dopo la vittoria contro i Cartaginesi. Gran parte degli ornamenti dell'antico tempio dedicato alla dea sono andati persi nel corso di centinaia di anni. Attualmente sono visibili, sul fianco sinistro del Duomo di Siracusa, alcune colonne e lo stilobate sul quale esse poggiavano, in calcare locale.

Altri resti, tra cui tegole in marmo e gocciolatoi a forma di testa di leone, sono conservati nel Museo Archeologico Regionale Paolo Orsi. All'interno dell'attuale Duomo di Siracusa sono altresì ben visibili nove colonne del lato destro del periptero e le due antistanti la cella. Prima dell'edificazione del tempio greco questo luogo era sempre un sito di culto, datato VIII secolo a.C., con un altare portato alla luce negli scavi dell'inizio del XX sec. Nel VII sec. d.C. il tempio fu trasformato in una chiesa avente tre navate, ognuna con un'abside sul fondo.

L'orientamento dell'edificio fu rovesciato e quello che era il retro del tempio divenne la facciata del Duomo di Siracusa. Nel periodo normanno furono innalzati i muri della navata centrale, aperte delle finestre e l'abside decorato con mosaici. Il pavimento policromo risale al XV sec. e il soffitto ligneo al 1518. Il campanile risale invece al XVI sec.