Ένα πολύ γνωστό προσκύνημα ήταν η Παναγία η Αθηνιώτισσα, η εκκλησία που στεγαζόταν μέσα στον Παρθενώνα της Ακροπόλεως των Αθηνών.
Κατά το μεγαλύτερο μέρος της ιστορίας του, ο Παρθενώνας υπήρξε χριστιανικός ναός. Από το 500 μ.Χ ως το 1450, για κάτι λιγότερο από μία χιλιετία, ο ναός της παρθένου Παλλάδας λειτούργησε ως ναός της Θεοτόκου Παρθένου και υπήρξε θρησκευτικό προσκυνηματικό κέντρο μεγάλης σημασίας καθ’ όλη την ιστορία της Αυτοκρατορίας της Νέας Ρώμης.
Προσκυνητές από όλη την Αυτοκρατορία και γενικότερα από όλον τον Ορθόδοξο κόσμο συνέρρεαν στον Ιερό Βράχο ως προσκυνητές στην Θεοτόκο.
Το κύρος του ναού ήταν πολύ μεγάλο, αφού ακόμη και ο Αυτοκράτορας Βασίλειος Β’ ο Βουλγαροκτόνος γιόρτασε τη νίκη του κατά των Βουλγάρων στην Παναγία Αθηνιώτισσα. Μάλιστα προσέφερε στην Παναγία ένα χρυσό αγριοπερίστερο και άλλα αναθήματα με τα όποια διακοσμήθηκε ο ναός.
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα σημεία της μετατροπής του αρχαίου ναού σε χριστιανικό, είναι πως δεν επήλθαν ριζικές αλλαγές στο εξωτερικό μέρος του.
Τα αετώματα δεν σκεπάστηκαν – αφέθηκαν ως είχαν.
Ο περίφημος φόβος των δαιμονικών αρχαίων θεών, απ ότι φαίνεται δεν περιελάμβανε την Ακρόπολη. Οι Χριστιανοί Ρωμαίοι – ελληνογενείς και ελληνόφωνοι φυσικά – έδειξαν έμπρακτα τον απαιτούμενο σεβασμό τους απέναντι στο ιστορικό αυτό μνημείο της Αρχαιότητας δείχνοντας ότι αποτελούν την συνέχεια των αρχαίων κατοίκων της Αθήνας…
Τον 5ο αι. ο Παρθενών μετατράπηκε σε τρίκλιτη χριστιανική βασιλική αφιερωμένη αρχικά στην Αγία Σοφία και εν συνεχεία (στα μεσοβυζαντινά χρόνια) στην Παναγία την Αθηνιώτισσα.
Επί Ιουστινιανού πάντως καθαγιάστηκε και ορίστηκε να λέγεται «καθολική εκκλησία Αθηνών».
Σε ανώνυμη χειρόγραφη περιήγηση του 15ου αιώνα που βρίσκεται στη Βιβλιοθήκη της Βιέννης αναφέρεται ότι «ο ναός της Θεομήτορος που βρίσκεται στην Ακρόπολη οικοδομήθηκε από τον Απολλώντα και τον Ευλύγιο», οι οποίοι όπως ξέρουμε ήταν σύγχρονοι του Ιουστινιανού και Τιβερίου Β΄ αντίστοιχα.
Από τα τέλη του 6ου αιώνα και μετά άρχισαν να κηδεύονται γύρω από το ναό οι νεκροί των κληρικών, επισκόπων και άλλων. Σε ανασκαφές που έγιναν το 1836 βρέθηκαν πολλά μνήματα χριστιανικού κοιμητηρίου και μια μαρμάρινη επιγραφή «της αγιωτάτης εκκλησίας των Αθηνών», καθώς και χάλκινα νομίσματα των βασιλέων Ιουστινιανού και Ιουστίνου Β΄, και μερικά χρυσά του Τιβερίου Β΄του Θρακός.
Πλέον εκτός από μάρμαρο στολίστηκε με είκονες και ψηφιδωτά, βυζαντινές τοιχογραφίες και εικόνες. Η ανατολική είσοδος του αρχαίου ιερού κλείστηκε, και ο πρόναος που έγινε το άγιο βήμα υψώθηκε κατά ένα σκαλοπάτι πάνω από το παλαιό έδαφος. Η αγία τράπεζα ήταν σκεπασμένη με πεντελικό μάρμαροκαι στηρίζονταν επάνω σε τέσσερις μικρούς κίονες από πορφυρίτη με μαρμάρινα και επίχρυσα κιονόκρανα κορινθιακού ρυθμού. Υπέρθεν αυτής αιωρείτο χρυσή περιστερά που παρίστανε το άγιο πνεύμα και πίσω από της κατασκευάστηκε μαρμάρινη αψίδα βυζαντινού ρυθμού.
Στις δυο πλευρές της μεγάλης κόγχης του ιερού κτίστηκαν άλλες δύο μικρότερες, προς βορά για την προσκομιδή των τιμίων δώρων, ενώ προς νότο για τα σκευοφυλάκια στα οποία εναποτίθονταν τα ιερά σκεύη, άμφια και λειτουργικά βιβλία.
Στο βάθος της αψίδας και στο μέσο της ημικύκλιας εξέδρας υψώνονταν ο επισκοπικός μαρμάρινος θρόνος.
Ο αρχαίος οπισθόδομος μετασχηματίστηκε σε νάρθηκα της εκκλησίας, που συνδέθηκε με τον σηκό με τρίφυλλη θύρα και ο ναός γέμισε με τοιχογραφίες. Η παλαιά και ευρεία είσοδος διατηρήθηκε ως μεγάλη πύλη. Αλλού έστεκαν κολόνες από ίασπη. Διέθετε άμβωνα και κωδωνοστάσιο, το οποίο μάλιστα εξείχε από την ξύλινη στέγη της βασιλικής, η οποία στηριζόταν στον σηκό του κλασσικού ναού της Παρθένου Αθηνάς.
Η χρυσή εικόνα της Παναγίας έστεκε σε μια κόγχη επάνω από το ιερό, στολισμένη με χιλιάδες ψυφίδες, τις λεγόμενες χρυσόπετρες. Στους τοίχους του οπισθόδομου σώζονται ακόμα και σήμερα αμυδρά λείψανα βυζαντινών εικόνων. Στην εκκλησία αυτή έκαιγε λυχνία άσβεστη, η οποία υπήρχε στο ναό από την αρχαία εποχή, για την οποία ο Παυσανίας αναφέρει ότι έκαιγε μπροστά στο άγαλμα της Αθηνάς.Το έτος 946 ο Όσιος Λουκάς, σε παιδική ηλικία προσκύνησε στο ιερό της Θεοτόκου στην Ακρόπολη, και παρέμεινε στην Αθήνα ενδυθείς το μοναχικό σχήμα. Αναφέρεται επίσης ότι ο όσιος Νίκων το έτος 980 στην περιοδεία του από την Αθήνα ανέβηκε στην Ακρόπολη και έκανε κήρυγμα από το ναό.
Με την κατάκτηση του Βυζαντίου από τους Σταυροφόρους κατά την διάρκεια της Δ΄ Σταυροφορίας (1204) η εκκλησία συλήθηκε και έπειτα μετατράπηκε σε καθολική εκκλησία, υπό την ονομασία «Σάντα Μαρία ντι Ατένε». Αργότερα υπό την ανάληψη της διακυβέρνησης της Αθήνας από τη δουκική οικογένεια των De la Roche, ο ναός αφιερώθηκε στη Notre Dame και στη νοτιοδυτική του γωνία χτίστηκε ψηλό κωδωνοστάσιο. Έπειτα από την κατάληψη της Αθήνας από τους Οθωμανούς το 1456 ο Μωάμεθ Β΄ ο Πορθητής μετέτρεψε τον παρθενώνα σε τζαμί, το δε φραγκικό κωδωνοστάσιο σε μιναρέ.