Начало существования святилища было положено постройкой мощных подпорных стен из тесаного камня на севере и востоке склона, чтобы создать террасу. Небольшой изначальный
Афиняне полагали, что Немезида, Пан и Тесей помогли им справиться с персидским нашествием, поэтому и решили заложить новый храм вплотную с храмом Фемиды.
Внутри храма находилась знаменитая статуя богини работы Агоракрита, ученика Фидия. Ее база имела рельефный декор, изображающий Елену, Немезиду и Леду. Немезида, преследуемая Зевсом, превратилась в гусыню. Зевс принял облик лебедя и овладел ею в Рамнунте. Елена родилась из яйца, которое снесла гусыня-Немезида. Леда, приемная матерь Елены привела ее к настоящей матери.
По словам Павсания, статуя была работой самого Фидия, который приписал ее Агоракриту из любви к своему ученику. Тем не менее, особенности статуи не указывали на стиль Фидия. Предполагают, что статуя Немезиды изначально представляет собой Венеру, с которой Агоракрит принял участие в конкурсе, где потерпел поражение от Алкамена, в результате чего статуя оказалось в Рамнунте как изваяние Немезиды. К сожалению, в наши дни сохранились лишь обломки статуи и копии римских времен.
На основе современных методик и описаний древних источников форма статуи Немезиды может быть восстановлена. Богиня имела длинную косу, которая спускалась вдоль шеи. Согласно описанию Павсания, статуя Немезиды изображала богиню в короне, украшенной мелкими фигурами оленей и богини победы Ники. Олени могли свидетельствовать о близости Немезиды к Артемиде или же напоминать о бегстве персов в Марафонской битве (точно пугливые олени). В руках она держала ветвь яблони и ритуальный кубок с изображенными на нем эфиопами. На ветви, которая находилась в руках Немезиды, была подписью художника ("Агоракрит сотворил"). Что означают "эфиопы", сам Павсаний установить не смог. Вероятно, африканские головы были просто элементом орнамента, популярного в то время. Может быть, появление этого орнамента на кубке связано с тем, что отцом Немезиды считался Океан, а "эфиопы" жили по берегу реки Океан. Таким образом, они напоминали о владениях богини на средиземноморском побережье.
Павсаний пишет, что Немезида с древнейших времен изображалась бескрылой всюду, но позднее ваятели придали ей крылья, как и Эроту – чтобы продемонстрировать способность этих божеств придавать людям состояние влюбленности. Действительно, римские образцы, дошедшие до наших времен, изображают богиню с опущенными крыльями. При этом в чертах ее фигуры сохраняется архаическая тяжеловесность.
Немезида считается "настоящей" (божественной) матерью Елены Прекрасной. Поэтому логично, что на пьедестале Немезиды были изображены Леда, которая выкормила Елену и привела к матери, Тиндарей – земной отец Елены (божественный – Зевс) – и его сыновья, а также внуки – непосредственные участники Троянской войны Агамемнон и Менелай, а также Пирр, сын Ахилла и муж Гермионы, дочери Елены. Второй муж Елены Орест, от которого она родила сына, не был удостоен изображения. Может быть, потому что не был мил Немезиде из-за убийства своей матери Клитемнестры. Также на пьедестале Павсаний отметил ряд второстепенных персонажей, о которых он не мог сказать ничего существенного.
Около 45-46 гг. н.э. храм был основательно отремонтирован и посвящен жене императора Октавиана Августа божественной Ливии.