Au début du Ve siècle av. J.-C., le sanctuaire de Némésis fut construit au sud. Le vaste temple du Ve siècle av. J.-C. était hexastyle, d'ordre dorique. À l’intérieur, la statue de Némésis se trouvait sur une base décorée de reliefs, avec l’autel lui faisant face. La légende dit qu'avant la bataille de Marathon, les Perses apportèrent avec eux une énorme pièce de marbre pour en faire un mémorial à leur victoire, qu’ils croyaient certaine. Cependant, Némésis ou un châtiment divin, voyaient les choses autrement. Les Grecs gagnèrent la fameuse bataille en 490 av. J.-C. : Agoracritos, un élève de Phidias, sculpta la statue de Némésis dans ce grand bloc de marbre, et elle fut érigée à Rhamnonte