Il Tempio cosiddetto di Nettuno (detto anche Tempio di Poseidone) è il tempio più grande dell'antica polis di Poseidonia (nota con il nome romano di Pæstum), costruito intorno alla metà del V secolo a.C. (444-440 a.C.), epoca di maggiore fioritura del centro. Si erge nel santuario meridionale urbano, poco a nord della cosiddetta Basilica, disposto parallelamente a questa. La cella, all'interno della quale era custodita l'immagine della divinità titolare del tempio, è divisa in tre navate da due file di due ordini sovrapposti di sette colonne doriche, caratterizzati da un ininterrotto assottigliamento dei fusti dal basso verso l'alto.
Il tempio è un imponente periptero esastilo (con sei colonne sulle due fronti) di ordine dorico, con una peristasi di 6x14 colonne che si eleva su un crepidoma di tre gradini; le misure dello stilobate sono di 24,30 m e 60,00 m. L'edificio è orientato verso est, in posizione praticamente parallela agli altri due templi greci di Poseidonia. È fronteggiato da due altari, di cui il più distante, venuto alla luce solamente durante gli scavi condotti nella metà del secolo scorso da P.C. Sestieri, è quello greco, coevo alla edificazione del tempio; l'altro è invece di epoca romana.
L'interno è costituito da un naos (cella) del tipo distilo in doppio antis, dotato di pronao e opistodomo camera, entrambi incorniciati da due colonne (distili), allineate con le due centrali delle fronti, alle quali corrispondono due colonnati che attraversano la cella, dividendola in tre navate. Questi colonnati interni sono composti da sette colonne doriche ciascuno, disposte su due ordini sovrapposti, caratterizzati a un ininterrotto assottigliamento del fusto dal basso verso l'alto. Immediatamente dopo l'ingresso della cella, sopraelevata di 0,50 m rispetto al piano dello stilobate, vi erano, ai lati, due vani: solamente in quello a destra venne costruita una scala in pietra che conduceva al soffitto e della quale è conservato un elemento.
La pavimentazione della cella è composta da una successione di tre lastre litiche rettangolari affiancate: solamente all'altezza della quinta colonna dell'ordine inferiore le lastre sono due, ed è presumibile che questa deviazione servisse a marcare il limite oltre il quale, nell'intimità della cella, era posizionata l'immagine di culto.
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