Il cosiddetto Tempio di Nettuno o Poseidonion costituisce il più grande e meglio conservato dei templi pestani, eretto intorno al 450-60 a.C ; capolavoro di età classica e di stile dorico, ne è forse uno degli esemplari più canonici. Sul basamento si innalzano le sei colonne della facciata e le 14 dei lati lunghi, che sorreggono un poderoso architrave con decorazione a mètope e triglifi; lo spazio interno è articolato su un pronao di accesso alla cella, scompartita in tre navate da un doppio ordine di colonne doriche. Il materiale impiegato nella sua costruzione, il travertino locale più tenero di quello degli altri edifici, ha assunto col tempo una calda patina dorata, che pare quasi si accenda o si spenga a seconda dell'intensità della luce solare. La sua struttura grandiosa e possente, le proporzioni perfette, unite ad alcuni accorgimenti tecnici (lieve convessità delle linee orizzontali, colonne angolari ellittiche anziché circolari) creano un'impressione di saldezza incrollabile e insieme di eleganza e fanno di questo edificio l'esempio più perfetto dell'architettura dorica templare in Italia e in Grecia. Il materiale rinvenuto nelle stipi votive (migliaia di statuette di terracotta rappresentanti nella massima parte la dea Hera, vasi per lo più di età lucana e di fabbricazione locale) ha permesso di ipotizzare che il tempio fosse dedicato a Hera Argiva, dea della maternità e della fecondità. Negli ultimi anni è stata formulata l'attribuzione ad Apollo, mentre altri studiosi ritengono il tempio un Olympieion, cioè un tempio dedicato a Zeus.