Βρίσκεται στη βόρεια πλευρά του νησιού, δυτικά της αρχαίας πόλης. Η πιο παλιά θρησκευτική δραστηριότητα τοποθετείται στον 7ο αιώνα π.Χ. ενώ οι μόνιμες κατασκευές χρονολογούνται από το πρώτο μισό του 4ου αιώνα π.Χ. και κυρίως στον 3ο αιώνα π.Χ. Το Ιερό ήταν αφιερωμένο στην λατρεία και την τέλεση των Μυστηρίων των Μεγάλων Θεών που ακτινοβόλησαν στη διάρκεια της ελληνικής και ρωμαϊκής αρχαιότητας. Οι θεοί αυτοί που αναφέρονται με το όνομα Κάβειροι παραμένουν ακόμη αινιγματικοί και άγνωστοι.

Την πρώτη έρευνα έκανε ο Γάλλος Πρόξενος M. Champoiseau το 1863 στο Μνημείο της Νίκης. Ακολούθησαν δύο ακόμη γαλλικές αποστολές το 1866 και το 1891 στο κοίλο του Θεάτρου. Οι πρώτες συστηματικές ανασκαφές έγιναν το 1873 και 1875 από τον αυστριακό Α. Conze. Από το 1938 στο Ιερό κάνει ανασκαφές το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης με την διεύθυνση του K. Lehmann και στη συνέχεια του J. R. McCredie. Το 1956 αναστηλώθηκαν πέντε κίονες και τα κεντρικά επιστύλια του μπροστινού μέρους του Ιερού με την οικονομική υποστήριξη του Ιδρύματος Bollingen.

Τα σημαντικότερα μνημεία και αρχιτεκτονικά σύνολα του αρχαιολογικού χώρου είναι:

Το "Τέμενος".

Αποτελούσε το πιο παλιό και μεγαλύτερο μαρμάρινο κτήριο στο ιερό. Το κτήριο περιέτρεχε ζωφόρος με χορεύτριες. Γύρω στο 340 π.Χ.

Το Ιερό.

Το σημαντικότερο κτίριο μετά το "Τέμενος". Εδώ γινόταν η μύηση στο δεύτερο βαθμό των Μυστηρίων, την Εποπτεία. Ανάμεσα στο 325-150 π.Χ.

Το Ανάκτορο.

Είναι το κτίριο του πρώτου βαθμού της μύησης στα Μυστήρια, της Μύησης. (γύρω στον 1ο αιώνα μ.Χ.).

Η Θόλος της Αρσινόης.

Αφιερωμένο στην συζύγο του Λυσιμάχου, βασίλισσα Αρσινόη, στους Μεγάλους Θεούς. Είναι ίσως το μεγαλύτερο κλειστό κυκλικό οικοδόμημα στην αρχαία ελληνική αρχιτεκτονική (288-281 π.Χ.).

Ο Ιερός Κύκλος.

Είναι ένας κυκλικός χώρος με πέντε κυκλικές βαθμίδες που εξυπηρετούσε την παρακολούθηση αλλά και την συμμετοχή στα μυστήρια. Τέλος του 5ου - αρχές του 4ου αιώνα π.Χ.

Το Πρόπυλο του Πτολεμαίου Β'.

Αφιέρωμα από τον Πτολεμαίο Β΄ Φιλάδελφο. Ανάμεσα στο 285-281 π.Χ.

Η Στοά.

Χτισμένη  επάνω στον δυτικό λόφο για τους επισκέπτες του Ιερού. Πρώτο μισό του 3ου αιώνα π.Χ.

Το Ανάκτορο.

Είναι το κτίριο του πρώτου βαθμού της μύησης στα Μυστήρια, της Μύησης. Πρώιμη αυτοκρατορική περίοδος (γύρω στον 1ο αιώνα μ.Χ.).

Το Μνημείο της Νίκης.

Είναι μία ορθογώνια κατασκευή ανοικτή στο βόρειο τμήμα, όπου βρισκόταν τοποθετημένο το άγαλμα της Νίκης της Σαμοθράκης πάνω σε πλώρη πλοίου( Πρώιμος 2ος αιώνας π.Χ.

Για περισσότερες φωτογραφίες κλικ εδώ.