Helenistik tapınağın altındaki Arkaik tapmağın kalıntılarından yapının planı çıkarılabilmektedir. Arkaik tapınağın doğusunda yuvarlak sunak, sunağın batısında ise kutsal kuyu yer alıyordu. Yine tapınağın doğusunu 3,5 m yüksekliğinde yarım daire biçimli bir duvar çeviriyordu. Duvarın doğu ve güneyindeki düzlükte, MÖ 6. yy'a tarihlenen iki stoa vardı. Her biri 2,5 m genişliğinde beş merdivenle çıkılan tapınak terasında, sunu heykelleri ve anıtlar bulunmaktaydı. İon Ayaklanması sonrasında Miletos'la birlikte Didyma da Persler'ce yakılıp yıkıldı. Büyük İskender'in Persler'i Anadolu'dan çıkarmasıyla yeni bir döneme girildi. Apollon Tapınağı'nın yapımına yeniden başlandı.

Arkaik yapıdan çok daha büyük ve görkemli olan Helenistik tapmağın mimarları, Ephesoslu Paionios ile Daphnis'di. Helenistik Didymaion, Ephesos Artemis ve Samos Hera tapınaklarından sonra Helen dünyasının üçüncü büyük dinsel yapısıdır. Büyük bölümü Roma döneminde yapılmakla birlikte tapmak hiçbir zaman bitirilemedi.