En ese período histórico, se han descubierto indicios de un palacio que incluía un mégaron, un patio utilizado para audiencias y reuniones. No se puede confirmar con certeza si en ese momento ya existía un templo dedicado a Atenea. El término mégaron, de origen griego pero posiblemente con influencia semítica, se refería al "gran salón" que solía situarse en los palacios de la civilización micénica en Grecia y Anatolia. Normalmente se encontraba en un extremo del patio central, justo frente al altar, y constaba de tres partes: un pórtico abierto con dos columnas in antis, un vestíbulo o antesala, y la sala principal conocida como naos.

Hacia el final del período Heládico IIIB, que abarca los años 1300-1200 a.C., se construyó una imponente muralla alrededor de la acrópolis, que llegó a tener un grosor de hasta 6 metros. Además, una fuente ubicada en la ladera norte de la acrópolis también se remonta al período micénico, ya que los hallazgos de cerámica en ese lugar indican que fue construida a finales del siglo XIII a.C.

Existe un debate en torno a si la entrada en el catálogo de naves de la Ilíada, que describe un templo en relación con el contingente ateniense, refleja una situación de la época micénica o de un período posterior.