Το Ερεχθείο είναι από τους πιο ιδιόρρυθμους ναούς της ελληνικής αρχαιότητας. Η ονομασία του, που παραπέμπει στο μυθικό βασιλιά της Αθήνας Ερεχθέα, είναι μεταγενέστερη και αναφέρεται μόνο στον Παυσανία (έστι δε και οίκημα Ερεχθείον καλούμενον, 1, 26,5) και στον ψευδο-Πλούταρχο (843Ε). Παλαιότερα ήταν γνωστός με την ονομασία ο νεώς ο αρχαίος της Αθηνάς ή απλούστερα ο αρχαίος νεώς ή περιφραστικά ο νεώς ο εν πόλει εν ω το αρχαίον άγαλμα, αφού κτίστηκε στη θέση του παλαιότερου ναού της Αθηνάς.
Προβληματική παραμένει η χρονολόγηση του ναού. Υπάρχουν δύο διαφορετικές απόψεις. Σύμφωνα με την πρώτη ο ναός κτίστηκε κατά τη διάρκεια του πελοποννησιακού πολέμου, ανάμεσα στο 421 με 406 π.Χ., με μια πιθανή διακοπή γύρω στο 413 π.Χ. εξαιτίας της ήττας στη Σικελική Εκστρατεία. Σύμφωνα με τη δεύτερη άποψη που τη διατύπωσε ο W. Dorpfeld, η ανέγερση ξεκίνησε ανάμεσα στο 438 - 431 π.Χ. Ο ναός αποτελούσε μέρος του οικοδομικού προγράμματος του Περικλή, μαζί με τον Παρθενώνα και τα Προπύλαια, με πιθανό αρχιτέκτονα τον Μνησικλή.
Από μια επιγραφή που βρέθηκε στην Ακρόπολη πληροφορούμαστε ότι κατά την επανάληψη των εργασιών αρχιτέκτονας την πρώτη χρονιά ήταν κάποιος Φιλοκλής, που αντικαταστάθηκε τη δεύτερη χρονιά από τον Αρχίλοχο.
Η ιδιορρυθμία του ναού οφείλεται στο σχήμα του που είναι διαφορετικό από το συνηθισμένο σχήμα των αρχαίων ναών και οφείλεται:
α) στην ανωμαλία του εδάφους, μια και το έδαφος δεν ήταν επίπεδο,
β) στο γεγονός ότι στο κτίριο έπρεπε να συμπεριληφθούν οι παλαιότερες λατρείες,
γ) οι μυστηριακού χαρακτήρα λατρείες που τελούνταν επέβαλαν μια εντελώς διαφορετική μορφή κτιρίου.
Ο ναός αρχικά ήταν αφιερωμένος στη λατρεία των δύο κύριων θεοτήτων της Αττικής, της Αθηνάς και του Ποσειδώνα (θεοί σύνναοι). Ο Ποσειδώνας, άγνωστο σε ποια χρονική στιγμή, ταυτίστηκε με τον Ερεχθέα. Υπήρχαν βωμοί για τον Ήφαιστο, τον Βούτο, ενώ εδώ κατοικούσε και ο "οικουρός όφις". Το κτίριο στην αρχή πρέπει να ήταν χωρισμένο σε δύο μέρη, ένα ανατολικό και ένα δυτικό. Η αρχική διαίρεση του ναού δε μας είναι γνωστή, εξαιτίας των αλλεπάλληλων μετατροπών στο πέρασμα των χρόνων.
Σύμφωνα με την Alexandra Lesk ο ναός καταστράφηκε από πυρκαγιά τον 3ο αι. π.Χ. η οποία ακολουθήθηκε, πιθανώς, από μεγάλου μεγέθους επιδιορθώσεις, στα τέλη του 2ου αι. π.Χ. Παρεμβάσεις στο ναό ίσως σημειώθηκαν και κατά τη μετατροπή σε λατρευτικό χώρο της Julia Domna στο 2ο αι. π.Χ.
Γύρω στα τέλη του 4ου αι. μ.Χ. ο λατρευτικός χώρος του ιερού της Αθηνάς Πολιάδας ενοποιήθηκε με τους χώρους λατρείας του Βούτου και του Ηφαίστου σε ενιαίο χώρο με κίονες, τον οποίο κάλυπτε τοξοειδής θολωτή στέγη.
Τον 6ο με 7ο αιώνα ο ναός μετατράπηκε σε κτίριο τύπου βασιλικής και χωρίστηκε σε τρία κλίτη.
Μετά την κατάληψη της Ακρόπολης από τους Φράγκους ο ναός μετατράπηκε σε κατοικία, χρήση που εξακολούθησε να έχει και κατά την οθωμανική περίοδο. Στο δυτικό του μέρος είχε διαμορφωθεί μεγάλη υπόγεια δεξαμενή. Η κατοικία είχε επεκταθεί και μέσα στο βόρειο προστώο στα μετακιόνια του οποίου είχαν κτισθεί τοίχοι. Ανατολικά του βορείου προστώου κατά μήκος του βορείου τοίχου του κλασικού κτηρίου υπήρχε τριώροφη πτέρυγα της κατοικίας με μονόρριχτη στέγη. Η πρόσταση των Κορών διατηρούνταν ανέπαφη, τοίχοι όμως κάλυπταν τα διαστήματα ανάμεσα στις Καρυάτιδες.
Μετά τα γεγονότα με το Μοροζίνι, το 1687, και κατά την προσωρινή παραμονή των Βενετών, ίσως ο ναός μετατράπηκε σε πυριτιδαποθήκη. Με την ανακατάληψη της Ακρόπολης από τους Οθωμανούς, το 1688, οι ζημιές στο Ερεχθείο ήταν αρκετές, έτσι ώστε εγκατέλειψαν κάθε προσπάθεια αναστύλωσης. Μάλλον ο χώρος της Αθηνάς Πολιάδας εξακολούθησε να χρησιμοποιείται ως πυριτιδαποθήκη. (Διαβάστε τα γεγονότα με το Μοροζίνι)
Στα 1803 ο Έλγιν αφαίρεσε από το ναό το βόρειο κίονα του ανατολικού πρόστυλου, (της Αθηνάς Πολιάδας), μία από τις Καρυάτιδες, τη δεύτερη από αριστερά και κάποια άλλα μέρη. (Η κόρη σήμερα βρίσκεται στο Βρετανικό Μουσείο.)
Στη διάρκεια της επανάστασης του 1821 και συγκεκριμένα στα 1827 εξαιτίας μιας οβίδας κατέρρευσε ένα τμήμα του νότιου τοίχου μαζί με την πρόσταση των Καρυάτιδων.
Το 1845 αναστηλώθηκε από το Γάλλο αρχιτέκτονα Paccard η πρόσταση των Καρυάτιδων.
Αναστηλωτικές εργασίες έγιναν μεταξύ του 1902 και 1909 και από το 1979 ως το 1987. Τότε μεταφέρθηκαν και οι Καρυάτιδες στο Μουσείο της Ακρόπολης. Σήμερα βρίσκονται στο Νέο Μουσείο της Ακρόπολης.