O Partenon é construído com uma combinação de calcário e mármore. A fundação do edifício é de calcário, enquanto as colunas são feitas de mármore pentélico, uma espécie de mármore branco de granulação fina extraído da região de Penteli na Grécia.
Tanto o mármore quanto o calcário são compostos principalmente de calcita, um mineral que contém cálcio, carbono e oxigênio. Quando o sedimento de calcita se acumula lentamente ao longo do tempo, torna-se calcário; quando o calcário é submetido a temperaturas e pressões extremas por longos períodos de tempo, ele se torna mármore. O mármore pentélico é conhecido por seus veios de pirita e mica, que lhe conferem um tom dourado. Foi usado por gregos e romanos para arquitetura e esculturas. O Partenon foi a primeira vez que o mármore pentílico foi usado para construir um edifício.