Το ιερό άκμασε στην ύστερη αρχαϊκή περίοδο (β΄μισό 6ου αι.π.Χ.), αλλά τα πρωιμότερα ίχνη λατρείας στην περιοχή ανάγονται στη γεωμετρική περίοδο (9ος-8ος  αι.π.Χ). Παρά την απουσία γραπτών πηγών για την ίδρυση και λειτουργία του ιερού, τα έως τώρα γνωστά ιστορικά και αρχαιολογικά στοιχεία συνηγορούν στην ίδρυση και διαχείρισή του από την πόλη της Πάρου. Ο έλεγχος ενός τόσο μεγάλου εξωαστικού ιερού- του μεγαλύτερου στις Κυκλάδες μετά από το πανιώνιο ιερό της Δήλου- σαφώς υποδηλώνει την ανάγκη των Παρίων για επέκταση της γεωγραφικής, οικονομικής και πολιτικής κυριαρχίας τους στο κεντρικό Αιγαίο. 

Η άρτια οργάνωσή του ιερού, η αρχιτεκτονική των λατρευτικών και μη κτιρίων και ο πλούτος των αναθημάτων του είναι ενδεικτικά της αίγλης και της εμβέλειας ενός θρησκευτικού κέντρου με υπερ-τοπική εμβέλεια, στο οποίο κατεξοχήν λατρευόµενη θεότητα ήταν ο Απόλλωνας, όπως μαρτυρούν δεκάδες ενεπίγραφων οστράκων από αγγεία του 6ου και 5ου αι.π.Χ.  Πιθανή είναι η λατρεία και της αδερφής του Απόλλωνα, Άρτεµης, αφού το είδος των ευρηµάτων συνάδει τόσο με λατρεία ανδρικής θεότητας (πλήθος θραυσμάτων κούρων, εγχειρίδια, λόγχες, αγροτικά εργαλεία,), όσο και γυναικείας (κοσµήµατα, εξαρτήµατα ένδυσης, ειδώλια γυναικείων µορφών, τµήµα γυναικείου αγάλµατος). Στην κλασική περίοδο λατρευόταν στο ιερό και η θεά Εστία µε το επίθετο «Ισθµία». 

Η ανασκαφή έως σήμερα έχει φέρει στο φως δεκαοκτώ κτίρια που χρονολογούνται από τους γεωμετρικούς έως τους κλασικούς χρόνους. Ο πυρήνας του ιερού αναπτύχθηκε στο ψηλότερο και μεγαλύτερο πλάτωμα της χερσονήσου της Μάντρας, έχει απρόσκοπτη θέα προς την Αντίπαρο, την Πάρο και τη Σίφνο, και σταδιακά τα βοηθητικά κτίρια του ιερού εξαπλώθηκαν σε όλη την έκταση της χερσονήσου, έως το λιμάνι.

Πρώιμη εγκατάσταση. Στην περιοχή όπου τον 6ο αι.π.Χ. ανεγέρθη ο ναός και το τελετουργικό εστιατόριο είχε αναπτυχθεί ο πυρήνας της γεωμετρικής εγκατάστασης. Ακριβώς μπροστά από το ναό και το αρχαϊκό κτίριο Δ ήρθαν στο φως δύο αποσπασματικά σωζόμενα κτίρια, το Ο, που χρονολογείται στον ύστερο 9ο αι. π.Χ. και έχει ελλειψοειδή κάτοψη και το ορθογώνιο κτίριο Ξ που χρονολογείται λίγο αργότερα, στα τέλη του 8ου αι. π.Χ. Κοντά στα κτίρια και ακριβώς κάτω από το αρχαϊκό κτίριο Δ, αποκαλύφθηκε μέσα σε στρώμα καμένου χώματος πληθώρα οστών ζώων και διακοσμημένης κεραμεικής που χρονολογείται στα γεωμετρικά και πρώιμα αρχαϊκά χρόνια (9ος -7ος αι.π.Χ) και πιθανότατα συνδέονται με την προετοιμασία και την τέλεση λατρευτικών γευμάτων. 

 

Αρχαϊκό ιερό. Πυρήνας του αρχαϊκού ιερού ήταν το Τέμενος που αναπτύχθηκε στην περιοχή της πρωιμότερης λατρευτικής εγκατάστασης. Οριοθετείται από περίβολο τετράγωνης κάτοψης. εκτάσεως περί τα 2,5 στρέμματα. Στη δυτική πλευρά του με προσανατολισμό προς το φυσικό λιμάνι, όπου θα προσάραζαν τα πλοία και οι πιστοί, δεσπόζουν ο ναός και το τελετουργικό εστιατόριο. Στο κέντρο του περιβόλου και ακριβώς απέναντι από το ναό, βρίσκεται ο ιδιαίτερης κατασκευής κτιστός ημικυκλικός βωμός  και ακριβώς έξω από το ναό η μαρμάρινη εσχάρα της Εστίας Ισθμίας. Στη βόρεια πλευρά του τεμένους δεσπόζει το ναόσχημο κτίριο Δ που πιθανότατα είχε λατρευτικό χαρακτήρα. Στην ανατολική πλευρά του περιβόλου, σε επαφή με αυτόν, αλλά με ανεξάρτητες εισόδους, βρίσκονται το κτίριο Ε και το λεγόμενο συνδετικό κτίσμα. 

Σε άμεση γειτνίαση με το τέμενος αποκαλύφθηκε το Νότιο Συγκρότημα, τα κτίρια Μ, Ν, Π και το Ανατολικό Συγκρότημα. Ανατολικά του τεµένους, πάνω στη διαδρομή που θα ακολουθούσαν οι πιστοί στην άνοδο τους από το λιμάνι προς το ιερό, έχουν ανασκαφεί τα κτίρια Β, Γ, Ζ, Η, Κ, Λ, Ρ, Σ, έχουν εντοπιστεί κυκλικός πύργος και ισχυρός περίβολος.