Теменос до гетского разгрома. Раскопки Теменоса были начаты 1951 году. В 1955 году была открыта восточная ограда и вход со стороны восточной улицы Агора. Строительные остатки Теменоса VI века до н.э. дошли до нас очень фрагментарно. Это каменная дорожка, сохранившаяся на протяжении 20 метров, которая вела от Агоры к священной роще. Небольшая роща из посаженных деревьев занимала северную половину раскрытой в настоящее время территории Теменоса. К востоку от священной дорожки стоял самый ранний алтарь Теменоса, от которого до нас дошл только цоколь.
К югу от алтаря находилось квадратное в плане здание, размером 4,80х4,80 метров. Сохранился лишь нижний ряд поленной кладки. Трудно сказать, был ли это храм. Вход в здание был с запада. В V веке до н.э. здание перестраивается. В самой роще вероятно стояли небольшие культовые сооружения, к которым относится и овальное углубление, заполненное впоследствии очень плотной трамбовкой. Пока можно лишь говорить, что уже в последнюю четверть VI века до н.э. здесь совершались священослужения, связанные с культом Зевса, Афины, Аполлона Дельфиния.
Большое количество материалов этого времени свидетельствуют, что уже тогда культовый участок являлся центром духовной жизни ольвиополитов. Примерная граница святилища определяется на юге ранними углублениями в материке, на севере и западе она, по-видимому, совпадала с более поздней границей. В V веке до н.э. идт интенсивная застройка Теменоса, которая придала ему совершенно другой облик.
Вместо разбросанного и неоформленного святилища, где значительное место было отведено священным деревья и другим предметам, характерным для ранней греческой религии, появляется чтко ограниченный постройками комплекс. К V веку до н.э. относится сооружение главного алтаря из известняка рядом с ранее существовавшим алтарм, храм Аполлона Дельфиния и алтарь для сожжения жертвоприношений расположенный среди ещ сохранившейся рощи. К северу от алтаря для сжигания обнаружили остатки ещ одного алтаря, от которого сохранилось лишь основание.
Роща в V веке до н.э. была сокращена за счт храма. Нет сомнения, что на месте храма Зевса в северо-западной части Теменоса, стоял более ранний храм. Там же в западной части находился большой каменный водом для сбора дождевой воды. В последней четверти IV века до н.э. Теменос снова перестраивается. Основной причиной было низкое положение по сравнению с городом культовых сооружений. Весь уровень Теменоса был поднят, после чего началось новое строительство. Первым стал возводиться храм Аполлона Дельфиния.
Новый храм был много больше и занимал не только площадь старого, но и часть прилежащих к нему сооружений. До нас от этого храма дошли только остатки слоевого фундамента, ширина которого была 16 метров, а длина не менее 30-35 метров. В III веке до н.э. был построен новый храм в северо-западной части святилища, ориентированный на юго-восток. Этот храм был посвящн Зевсу. В период эллинизма очевидно было построено ещ одно квадратное в плане здание.
Для снабжения Теменоса водой к северу от выхода была сооружена огромная цистерна глубиной около 9 метров, сильно расширявшаяся к низу. Цистерна наполнялась дождевой водой, собиравшейся вероятно с крыши нового храма Аполлона Дельфиния. Даже к северу на месте существовавшей ранее мастерской по изготовлению металлических изделий строилась более крупная мастерская по изготовлению терракотовых статуэток. Перед входом в Теменос эллинистического периода устраивалась небольшая площадь 20х20 метров, в середине которой был водом.
Теменос начал разрушаться ещ за долго до разгрома Ольвии гетами в середине I века до н.э. Главный алтарь святилища был полностью разрушен. У нас нет прямых данных, которые могли бы указать, с какими событиями в истории древней Ольвии могло быть связанно разрушение фундаментальных сооружений Теменоса. Вероятнее всего разбор храмов произошл во время подчинения Ольвии государству поздних скифов во второй половине II века до н.э.