Ο αρχαιολογικός χώρος του Ηραίου βρίσκεται στο νοτιοανατολικό τμήμα της Σάμου. Πρόκειται για το σημαντικότερο ιερό της Ήρας. Αποκαλύφθηκε τμηματικά ύστερα από πολλές έρευνες και ανασκαφές που έγιναν από διάφορους αρχαιολόγους, οι οποίες ξεκίνησαν το 1702 και συνεχίζονται μέχρι σήμερα.

Ο ναός της Ήρας: Πρόκειται για δίπτερο ιωνικού ρυθμού ναό που χρονολογείται την εποχή του τυράννου Πολυκράτη (538-522 π.Χ). Σήμερα σώζεται μόνο ένας κίονας που στέκεται όρθιος στο μισό περίπου από το αρχικό του ύψος. Η υποδομή του ναού σώζεται εν μέρει ως το ύψος του τοιχοβάτη και του στυλοβάτη. Διατηρεί σχεδόν αναλλοίωτο το περίγραμμα του σηκού και του πρόναου του αρχαιότερου (570/60 π.Χ.) ναού "του Ροίκου", αλλά οι διαστάσεις του είναι μεγαλύτερες από εκείνον, δηλ. 108,63 Χ 55,16 μ. Το μεγαλύτερο μέγεθος οφείλεται στο ότι οι στοές της περίστασης ενισχύθηκαν στην πρόσθια και πίσω όψη με τρίτη κιονοστοιχία, προφανώς κατά το πρότυπο του ναού της Εφεσίας Αρτέμιδος, ο οποίος είχε κτισθεί λίγο παλαιότερα. Συνολικά έχει 155 κίονες οι οποίοι διακρίνονται σε διαφορετικά μεγέθη και τύπους. Ο θριγκός υπολογίζεται ότι ήταν ξύλινος. Από τα κεραμίδια της στέγης δεν βρέθηκε τίποτε και έτσι συμπεραίνεται ότι αυτή δεν αποπερατώθηκε ποτέ.

Μεγάλος Βωμός: Η θέση του βωμού παρέμεινε από την αρχή αμετακίνητη, ενώ είχε αξιόλογο μέγεθος ακόμη και κατά τις πρωιμότερες φάσεις. Ο βωμός του 8ου/7ου αιώνα π.Χ. για άγνωστους λατρευτικούς λόγους δεν ήταν προσανατολισμένος προς το ναό, αλλά είχε κατεύθυνση από ΒΔ προς ΝΑ. Ο βωμός κτίσθηκε σε μνημειακό μέγεθος το 560 π.Χ. περίπου, μαζί με τον γιγαντιαίο ναό των Ροίκου και Θεόδωρου, προς τον οποίον τοποθετήθηκε σε αξονική θέση. Με βάση τα θεμέλια που σώθηκαν, το μέγεθός του υπολογίζεται σε 36,50 Χ 16,50 μ. Πρέπει να είχε την μορφή αυλής ανοικτής προς τον ναό, που περιέκλειε τον κυρίως βωμό των θυσιών και περιβαλλόταν στις άλλες τρεις πλευρές της από προστατευτικό τοίχο ύψους 5-7 μ. Ο τοίχος κατέληγε επάνω σε επιβλητικά κυμάτια, ενώ, εσωτερικά, ήταν διακοσμημένος με περιθέουσα ανάγλυφη ζωφόρο με παραστάσεις θηριομαχιών και Σφιγγών. Τα δύο άκρα του τοιχώματος διακοσμούνται με πλούσια γλυπτά επίκρανα. Ο βωμός ξαναχτίσθηκε κατά την αυτοκρατορική εποχή (1ος -2ος αιώνας μ.Χ.) ολόκληρος από μάρμαρο. Από τη φάση αυτή έχουμε τα μοναδικά γνωστά παραδείγματα αρχιτεκτονικών αντιγράφων επάνω σε αρχαϊκά πρότυπα.

Ιερά οδός: Η οδός που οδηγούσε από την πόλη της Σάμου (σημερινό Πυθαγόρειο) στο ιερό αποτελούσε από τις αρχές του 6ου αιώνα π.Χ. το σημαντικό τοπογραφικό στοιχείο του χώρου. Επειδή αποτελούσε την κύρια είσοδο του Ιερού είχαν τοποθετήσει κατά μήκος της και σε ιδιαίτερα πυκνές αποστάσεις αντιπροσωπευτικά μνημεία. Εικόνα των αναθημάτων αυτών ήδη από την αρχαϊκή εποχή δίνουν οι γιγαντιαίοι μαρμάρινοι κούροι που βρέθηκαν στην Ιερά Οδό και το σύνταγμα του Γενέλεω, αντίγραφο του οποίου είναι τοποθετημένο προς βορρά. Η συμπαγής λίθινη επίστρωση της οδού, που αποκαλύφθηκε τμηματικά ως το Πυθαγόρειο, έγινε γύρω στα 200 μ. Χ. Κατά τη διάρκεια ανασκαφών, που έγιναν το 1980 για τον εντοπισμό της κυρίας εισόδου του Ιερού, βρέθηκε ο κολοσικός κούρος που εκτίθεται στο Μουσείο Σάμου.

Εκατόμπεδος Ι και ΙΙ: Θεωρείται από τους πρωιμότερους αρχαίους ελληνικούς ναούς. Η αποσπασματική του διατήρηση όμως καθιστά την ερμηνεία των οικοδομικών του λειψάνων αναγκαστικά υποθετική. Πρόκειται για στενόμακρο ορθογώνιο κτήριο με είσοδο από ανατολικά, μήκους περίπου 33 μ. (δηλ. 100 πόδες). Σχέση μήκους προς πλάτος: 5 προς 1. Οι τοίχοι ήταν πλίνθινοι στηριζόμενοι σε λίθινο βάθρο ενώ μία σειρά από ξύλινα στηρίγματα επάνω σε λίθινες πλάκες κατά τον μέσο άξονα, στήριζαν τη στέγη. Το λατρευτικό άγαλμα (ξόανο) βρισκόταν επάνω σε απλή ορθογώνια βάση με πλάκες ασβεστόλιθου. Ο ναός χρονολογείται στον 8ο αιώνα π.Χ. ενώ στα μέσα του 7ου αιώνα π.Χ. χρονολογείται ο Εκατόμπεδος ΙΙ, που κτίσθηκε επάνω στα παλαιά θεμέλια, με αλλαγές στην τοιχοδομία και πιθανώς περίσταση, που την αποτελούσαν ξύλινα στηρίγματα επάνω σε λίθινες βάσεις. Ίσως στην ανατολική πλευρά να υπήρχαν δύο σειρές στηριγμάτων. Η στέγη και των δύο ναών πρέπει να ήταν σκεπασμένη με πήλινα κεραμίδια και είχε σαμαρωτό σχήμα.

Το "νότιο κτήριο": Πρόκειται για το νοτιότερο ναό του ιερού, περίπτερο, στραμμένο προς ΒΑ. Ο σηκός και ο πρόναος χωριζόταν σε δύο κλίτη με κιονοστοιχία στη μέση και είχε την ίδια γεωμετρική αναλογία 1 προς 3 (39,30 x 13,10 μ.) με τον Ναό του Ροίκου. Αξίζει να παρατηρηθεί ότι η στοά της περίστασης δεν περιβάλλει και την ανατολική πλευρά του ναού και έτσι σχηματίζουν την πρόσοψη οι παραστάδες του πρόναου, ανάμεσα σε κίονες απομακρυσμένους ο ένας από τον άλλο. Στο κτήριο που πρέπει να κτίσθηκε στα μέσα του 6ου αιώνα π.Χ., αποδίδονται ραβδωτοί πώρινοι κίονες, ενώ δεν έχουν αναγνωρισθεί κιονόκρανα.