Το πρώτο τείχος φαίνεται να οικοδομήθηκε τον 6ο αιώνα π.Χ. και ενισχύθηκε όπως αναφέρει ο Θουκυδίδης το 412 π.Χ. λόγω του Πελοποννησιακού πολέμου για να διασφαλιστεί η κυκλοφορία των αθηναϊκών πλοίων, κυρίως αυτών που μετέφεραν σιτάρι. Επιδιορθώσεις και προσθήκες στο τείχος πραγματοποιήθηκαν κατά τον Χρεμωνίδιο πόλεμο (266-229 π.Χ.). Το οχυρό κατελήφθη από τους Μακεδόνες το 332 π.Χ., από τον Δημήτριο τον Πολιορκητή το 307 π.Χ. και ξαναπέρασε στους Αθηναίους το 229 π.Χ.
Το τείχος καλύπτει όλον τον λόφο και περικλείει έκταση 35 περίπου στρεμμάτων. Κατά διαστήματα υπήρχαν πύργοι και πύλες, κυριότερη των οποίων ήταν η πύλη που βρισκόταν βορειοδυτικά και ήταν πολύ καλά οχυρωμένη. Πολύ κοντά σε αυτήν, στο δυτικό σκέλος του τείχους βρίσκονταν δύο νεώσοικοι στους οποίους φύλαγαν τις τριήρεις όταν δεν τις χρησιμοποιούσαν για να μη φθείρονται από το νερό και τα καιρικά φαινόμενα. Παρά την απομάκρυνσή τους από τη θάλασσα, μπορούσαν σε ελάχιστο χρονικό διάστημα να είναι σε θέση μάχης.
Μέσα στο οχυρό και εκατέρωθεν του δρόμου που ένωνε το Ιερό του Ποσειδώνα με τους νεώσοικους, αναπτύχθηκε μικρός οικισμός, μάλλον ελληνιστικών χρόνων, που φιλοξενούσε κυρίως τους στρατιώτες. Λίγο πιο βόρεια από τους νεώσοικους, βρισκόταν το λιμάνι του Σουνίου με έναν ακόμα οικισμό.