Στο γυμνό, βραχώδες τοπίο των Βασσών βρίσκεται ένας από τους σημαντικότερους και επιβλητικότερους ναούς της αρχαιότητας, αφιερωμένος στον Επικούριο Απόλλωνα. Χαρακτηρίζεται από πλήθος πρωτοτυπιών τόσο στην εξωτερική όσο και στην εσωτερική του διαρρύθμιση, που τον καθιστούν μοναδικό μνημείο στην ιστορία της αρχαίας ελληνικής αρχιτεκτονικής. Ο Παυσανίας, μάλιστα, τον θεωρεί το δεύτερο μετά της Τεγέας πελοποννησιακό ναό σε κάλλος και αρμονία (8.41.8). Η ανέγερσή του τοποθετείται στο 420-400 π.Χ. και αρχιτέκτονάς του θεωρείται ο Ικτίνος, που σε αυτό το δημιούργημά του κατόρθωσε να συνδυάσει πολλά αρχαϊκά χαρακτηριστικά, που επέβαλλε η συντηρητική θρησκευτική παράδοση των Αρκάδων, με τα νέα γνωρίσματα της κλασικής εποχής. Ο ναός που βλέπει σήμερα ο επισκέπτης δεν είναι ο αρχαιότερος που κτίσθηκε στο χώρο. Ο πρώτος ναός του Απόλλωνα οικοδομήθηκε γύρω στα τέλη του 7ου αι. π.Χ., πιθανότατα στην ίδια θέση. Ακολούθησαν μία ή δύο οικοδομικές φάσεις του, γύρω στο 600 και γύρω στο 500 π.Χ., αντίστοιχα, από τις οποίες σώζονται πολυάριθμα αρχιτεκτονικά μέλη, όπως το κεντρικό δισκοειδές πήλινο ακρωτήριο με την πλούσια πολύχρωμη γραπτή διακόσμηση, κεραμίδια και πήλινα ακροκέραμα. Ο κλασικός ναός έχει θεμελιωθεί πάνω στο φυσικό βράχο, σε ειδικά διαμορφωμένο πλάτωμα. Δεν έχει το συνήθη προσανατολισμό Α-Δ, αλλά Β-Ν, ίσως για λατρευτικούς λόγους, που συνδέονται με την αρκαδική θρησκευτική παράδοση, δεδομένου ότι και άλλοι ναοί στην περιοχή παρουσιάζουν τον ίδιο προσανατολισμό. Για την κατασκευή του έχει χρησιμοποιηθεί ανοιχτόχρωμος τοπικός ασβεστόλιθος, ενώ ορισμένα μέρη της οροφής, τα κιονόκρανα του σηκού και ο γλυπτός διάκοσμος είναι από μάρμαρο.

Ο ναός είναι ο μοναδικός που συνδυάζει στοιχεία των τριών αρχιτεκτονικών ρυθμών της αρχαιότητας. Είναι δωρικός, περίπτερος, δίστυλος εν παραστάσι, με πρόναο, σηκό, άδυτο και οπισθόδομο. Έχει 6 κίονες στις στενές και 15 στις μακρές πλευρές, αντί της καθιερωμένης για την εποχή αναλογίας 6 x 13. Έτσι, η μορφή του είναι περισσότερο επιμήκης, όπως στους αρχαϊκούς ναούς. Στο εσωτερικό του σηκού, κατά μήκος των μακρών πλευρών υπάρχουν από πέντε ιωνικοί ημικίονες, που αποτελούν απόληξη κάθετων στον τοίχο τοιχαρίων, τα οποία διαμορφώνουν κόγχες. Το τελευταίο ζεύγος των ημικιόνων τέμνουν διαγώνια τον τοίχο του σηκού και όχι κάθετα όπως οι υπόλοιποι.

Ανάμεσα σε αυτούς υπήρχε ένας κίονας, που έφερε το αρχαιότερο γνωστό ως σήμερα στην αρχαία ελληνική αρχιτεκτονική κορινθιακό κιονόκρανο, το οποίο γνωρίζουμε από τα σχέδια των πρώτων περιηγητών (θραύσματά του φυλάσσονται στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο). Κατά μία άποψη ο κίονας αυτός αποτελούσε ανεικονική παράσταση θεότητας, ακολουθώντας τις βαθιές λατρευτικές παραδόσεις της Αρκαδίας, ενώ σύμφωνα με ορισμένους μελετητές, κορινθιακοί ήταν και οι δύο διαγώνιοι ημικίονες εκατέρωθεν του κεντρικού κορινθιακού. Στο άδυτο, που βρισκόταν πίσω από τον κίονα αυτό, πιθανότατα φυλασσόταν το λατρευτικό άγαλμα του θεού. Στον ανατολικό του τοίχο υπάρχει θύρα, που οδηγούσε στο εξωτερικό πτερό, για την ύπαρξη της οποίας έχουν διατυπωθεί διάφορες ερμηνείες. Η στέγη του ναού ήταν δίρριχτη και η κεράμωση μαρμάρινη, κορινθιακού τύπου. Το ναό περιέτρεχε εξωτερικά δωρική ζωφόρος με ακόσμητες μετόπες και τρίγλυφα, ενώ ανάγλυφη διακόσμηση έφεραν μόνο οι εσωτερικές μετόπες των στενών πλευρών. Οι έξι μετόπες του πρόναου απεικόνιζαν την επιστροφή του Απόλλωνα στον Όλυμπο από τις Υπερβόρειες χώρες, και του οπισθόδομου την αρπαγή των θυγατέρων του Μεσσήνιου βασιλιά Λεύκιππου από τους Διόσκουρους.

Τα αετώματα δεν είναι βέβαιο ότι έφεραν γλυπτό διάκοσμο. Το βασικότερο διακοσμητικό στοιχείο του ναού ήταν η μαρμάρινη ιωνική ζωφόρος, που υπήρχε πάνω από τους ιωνικούς ημικίονες μέσα στο σηκό. Είχε συνολικό μήκος 31 μ. και αποτελείτο από 23 μαρμάρινες πλάκες. Στις 12 απεικονίζεται η Αμαζονομαχία και στις υπόλοιπες 11 η Κενταυρομαχία. Κατά την ανασκαφή του 1812 οι πλάκες βρέθηκαν σκεπασμένες με αρχιτεκτονικά μέλη στο σηκό και το 1815 μεταφέρθηκαν στο Βρετανικό Μουσείο, όπου και εκτίθενται σήμερα. Γλύπτης της ζωφόρου ίσως ήταν ο Παιώνιος, που φιλοτέχνησε στην Ολυμπία το περίφημο άγαλμα της Νίκης. Ο ναός εξακολούθησε να χρησιμοποιείται στα ελληνιστικά και ρωμαϊκά χρόνια, οπότε γίνονταν επιδιορθώσεις στην κεράμωσή του. Η πρώτη σημαντική καταστροφή του σημειώθηκε όταν έπεσε η στέγη του, λόγω της φυσικής φθοράς των ξύλινων δοκών που τη συγκρατούσαν, ενώ σοβαρές ζημιές υπέστη και από την ανθρώπινη επέμβαση, που έγινε για την απόσπαση του μετάλλου των συνδέσμων. Ο ναός ταυτίσθηκε επιτυχώς το 1765 από το Γάλλο αρχιτέκτονα J. Bocher και η πρώτη συστηματική ανασκαφή του έγινε το 1812 από ομάδα αρχαιόφιλων επιστημόνων. Ανασκαφές και αναστηλωτικές επεμβάσεις ξεκίνησαν το 1902 από την Αρχαιολογική Εταιρεία, ενώ το 1975 συστάθηκε η Επιτροπή Συντηρήσεως του Ναού του Επικουρίου Απόλλωνος, που ανέλαβε τον προγραμματισμό και τη σύνταξη των σχετικών μελετών για τα έργα συντήρησης και αναστήλωσης. Το 1982 έγινε ανασύσταση της επιτροπής και το Υπουργείο Πολιτισμού ανέλαβε συστηματικά το εξαιρετικά δύσκολο έργο αποκατάστασης του μνημείου. Από το 1987 ο ναός προστατεύεται από τις αντίξοες καιρικές συνθήκες με ειδικό στέγαστρο, που θα απομακρυνθεί μετά την ολοκλήρωση των απαραίτητων εργασιών.