Lidya kralı Kroisos (MÖ 560-546), MÖ 560 ile 550 arasında Efes'i fethetti ve ardından Artemis için büyük bir yeni tapınak da dahil olmak üzere yeni binaların inşasını finanse etti ya da Yunan tarihçi Herodot'un dediği gibi, “bir çok sütun adadı”.
Herostratus, 21 Temmuz MÖ 356'da tarihe geçmek için Dünyanın yedi harikasından biri olan, halkın büyük uğraşlarla yaptığı Artemis Tapınağı'nı yaktı.
Artemis tapınağı'nın yakıldığı gün İskender doğdu; Magnesia'lı Hegesias'ın, Tanrıça, İskender'in doğumuna katılmakla meşgul olduğundan, Artemis tapınağının yıkılmasının şaşırtıcı olmadığını söyledi. Plutarhos tapınağın, sahibesi etrafta yok iken, İskender'in doğumuna yardımcı olurken alev aldığını söylüyor. Ve o zamanlar Efes'te bulunan ve bu tapınağın yıkılışını başka bir felaketin öncüsü olarak gören tüm Doğu kahinleri, şehrin etrafında koşuşturarak, yüzlerini döverek bu günün tüm Asya için ölümcül ve yıkıcı bir şey ortaya çıkardığını söyleyerek feryat ettiler.
MÖ 334'te Ephesus'u ziyaret eden İskender'in, bitmiş tapınağın üzerindeki bir yazıtta adı geçerse, devam eden inşaatın masraflarını ödemeyi teklif ettiğini kaydeder. Akıllıca gerekçe ile Efesliler teklifi reddettiler, bir tanrının başka bir tanrıya hediye vermesinin doğru olmadığını ilan ettiler ve Efesliler bunun bedelini vatandaşların kişisel mücevherlerinin kullanılmasıyla ödediler.
Artemis Tapınağı'nın efsanevi ihtişamı o kadar fazlaydı ki, MS 19. yüzyıl batılı arkeologların tasarlayarak kazmaya başladıkları ilk antik yerdi. 1869 yılında John Turtle Wood tarafından bulundu. Londra'daki British Museum'un himayesinde başlayan kazılarla, MS 1. ve 2. yüzyıla tarihlenen Artemis Ephesia'nın güzel mermer figürleri gibi birçok önemli eseri keşfedildi. Büyük tapınağın kalıntıları da bulundu ve MS 1904'te yapılan başka bir seri kazı sırasında daha fazla ayrıntı ortaya çıktı. En eski eserler, tipik olarak değerli metallerden yapılmış votif adakları MÖ 7. yüzyıla kadar uzanır. Tapınağın MS 6. yüzyıldaki versiyonundan birkaç başlık ve sütun parçası keşfedildi. En iyi buluntulardan biri ise Helenistik versiyondan muhteşem bir şekilde oyulmuş sütun tamburuydu. Hades, Persephone ve Hermes gibi birçok kabartma figürün yer aldığı tambur şimdi British Museum'da bulunmaktadır. Bugün tapınağın tüm kalıntıları onun temelleridir ve bir zamanlar antik Akdeniz’in en harikalarından biri olan yapı, kayıp bir ihtişam izlenimi vermek yerine, melankolik bir hava veren birleşik kalıntılardan elde edilen tek, dikilmiş bir sütun halindedir.
Tahminen MÖ 550’te başlayan mermer tapınak inşaatının tamamlanması için 120 yıl sürmesi gerekti. Öncekileri gibi Artemis’e adanmıştı ve bazen bu nedenle Artemisium (ya da Artemision) olarak adlandırıldı. Grek dünyasında tanrıçanın birçok tapınağı gibi, kente kısa mesafede yerleştirildi, çünkü Artemis’in sınırlara (fiziksel ya da diğer), vahşi bitki, hayvanlar ve genel olarak doğa üzerine hükmettiği düşünülüyordu. Yaşlı Plinius’un Doğa Tarihi isimli eserinde(36.97), tapınak 129.5 metre (425 ft) boyunda ve 68.6 metre (225 ft) genişliğinde tarif edilmekteydi ve neredeyse MÖ 5. Yüzyıl Atina Parthenon’unun iki katı büyüklüğündeydi (69.5 x 30.9 m). Boyları 18.3 metre (60 ft) ve çapları 1.2 metre (4 ft) olan 127 sütunu vardı. Sütunlar kısa tarafında sekiz ya da dokuz, uzun tarafında 20 ya da 21 tane olmak üzere iki sıra halinde dizilmişti. Fasadındaki sütunlar Grek mitolojisine ait figürlerle süslenmişti. Mabedin dekoratif frizleri, Grek mitolojisinde Herkül’den kaçarken Ephesus’e sığınan Amazon’lar dahil farklı sahneler taşıyordu. Sütunların üzerinde bulunan arkitrav blokunun herbirinin 24 ton ağırlığında oldukları tahmin ediliyor ve bunları yerine yerleştiren mühendislik başarısının Artemis’in kendi uğraşısı sonucu olduğuna Efeslileri inandırıyordu. Vitrivius’un Mimarlık Üzerine isimli eserinde, tapınakta duran (ve tüm projenin başlatılma nedeni olan) Artemis’in kült heykelinin sedir ağacından yapıldığı yazılır.
