Το επίσημο ιερό της Σάμου όπου κατά την παράδοση γεννήθηκε και μεγάλωσε η νέα θεά και έγινε ο ιερός γάμος της με τον Δία. Βρίσκεται σε απόσταση 5 χλμ. από την πόλη, στην ανατολική όχθη του Ίμβρασου, μέσα στα έλη και κοντά στη θάλασσα, και οι αρχαίοι (Ηρόδοτος) απέδιδαν την ίδρυσή του στους Λέλεγες και στις Νύμφες. Εδώ, μέσα στα έλη, βρέθηκε το πανάρχαιο άγαλμα (ξόανο) της θεάς, που είχε δει στο ιερό ο Παυσανίας.
Στη θέση του ιερού βρέθηκαν λείψανα από μια πρώτη εγκατάσταση των μέσων της 3ης π.Χ. χιλιετίας. Νέα ζωή διαπιστώνεται στο χώρο πολύ μετά την καταστροφή του πρώτου οικισμού, γύρω στο 1500 π.Χ.: ίχνη μιας πρώτης μορφής λατρείας, ένα ιερό δένδρο, η κατοπινή λυγαριά, στη μέση μιας μικρής πλατείας. Αργότερα ο οικισμός καταστρέφεται, μένει όμως η ανάμνηση της λατρείας. Με τους νέους κατοίκους, τους Ίωνες, που φθάνουν λίγο πριν από την αρχή της τελευταίας προχριστιανικής χιλιετίας, τη θέση της παλαιάς μεγάλης θεάς της φύσεως παίρνει η Ήρα. Τα παλαιότερα (9ος-8ος π.Χ. αι.) αρχιτεκτονικά λείψανα σχετικά με τη λατρεία της είναι μια πλακοστρωμένη πλατεία, στρώμα στάχτης και κόκαλα ζώων, δηλαδή η θέση του γεωμετρικού βωμού και ένας ναΐσκος για την προστασία του πρωτόγονου ξόανου της θεάς.
Πραγματικός ναός, ο Εκατόμπεδος (μήκος 100 πόδια, διαστάσεις 32,86 Χ 6,50 μ.) με μια μονή σειρά κίονες στο εσωτερικό του κτίζεται στις αρχές του 8ου π.Χ. αι. Στις αρχές του 7ου π.Χ. αι. τον περιβάλλουν με μια ξύλινη κιονοστοιχία και στα μέσα του ίδιου αιώνα, ύστερα από κάποια καταστροφή, κτίζεται στη θέση του παλαιού νέος Εκατόμπεδος, με διπλή σειρά κιόνων στην πρόσοψη. Λίγο αργότερα κτίζεται η νότια στοά, με λεπτούς ξύλινους κίονες σε πέτρινη βάση και στις αρχές του 6ου π.Χ. αι. ο μεγάλος ναός του Ερμή και της Αφροδίτης. Είναι η εποχή της μεγάλης ακμής του ιερού: το στολίζουν αφιερώματα από τη Συρία, την Αίγυπτο, την Κύπρο και από κάθε γωνία ελληνικής γης. Νότια του μεγάλου βωμού σώζεται ακόμη μια σειρά από πέτρινες βάσεις, όπου στηριζόταν το πλοίο που ο θαλασσοπόρος Κωλαίος είχε αφιερώσει στη θεά μαζί με μεγάλο χάλκινο λέβητα. Αυτής της περιόδου είναι επίσης πλούσια ευρήματα από χαλκό, ελεφαντόδοντο και φαγεντιανή, πήλινα αγγεία που φυλάσσονται στο μουσείο στο Βαθύ. Μεταξύ αυτών είναι η μικρή ελεφαντοστέινη μετόπη με παράσταση του Περσέως που σκοτώνει τη Μέδουσα (αρχές 6ου π.Χ. αι.), ο θαυμάσιος μικρός ελεφάντινος γονατιστός κούρος, ο χαμένος σήμερα ιερός γάμος της Ήρας με τον πατέρα των Θεών, τα περίφημα ξύλινα ειδώλια και αντικείμενα που βρέθηκαν τελευταία και σειρά από χάλκινα κεφάλια γρύπα. Από το Ηραίο προέρχονται επίσης όλα τα αγάλματα κούρων και κορών, που μας δίνουν όσα στοιχεία αποτελούν τα χαρακτηριστικά της λεγόμενης σχολής της Σάμου για τη γλυπτική.
Το 570 π.Χ. άρχισε η ανέγερση του μεγάλου ναού από τους Σαμιώτες αρχιτέκτονες Ροίκο και Θεόδωρο, σε χώρο που δημιουργήθηκε με τη μετατόπιση του ποταμού Ίμβρασου προς τα δυτικά. O ναός ήταν δίπτερος (με δύο σειρές κολόνες, συνολικά 132) και τόσο μεγάλη ήταν η εντύπωση που δημιουργούσε ώστε οι Έλληνες τον ονόμασαν Λαβύρινθο. Είκοσι χρόνια μετά το κτίσιμό του, όμως, κάηκε και τα λείψανά του ενσωματώθηκαν στα θεμέλια του νεώτερου ναού: αυτά είναι και τα μόνα σήμερα γνωστά στοιχεία για το μνημείο.
Το 530 π.Χ. άρχισε η κατασκευή του νέου ναού του Πολυκράτη, του μεγαλύτερου κατά τον Ηρόδοτο κτιρίου που είχε κατασκευαστεί ως την εποχή αυτή στον ελληνικό χώρο. Με τη σταύρωση όμως του Πολυκράτη στη Μυκάλη, τους περσικούς πολέμους και την αθηναϊκή ηγεμονία o ναός δεν τελείωσε ποτέ. Οι εργασίες συνεχίζονταν ακόμη στους ελληνιστικούς χρόνους και στην εποχή αυτή ανήκουν η νότια κιονοστοιχία και ο μοναδικός κίονας που σώζεται μέχρι σήμερα στη θέση του. Οι εργασίες συνεχίστηκαν ως τον 1o αι. π.Χ., αλλά ο σηκός του ναού δεν στεγάστηκε ποτέ.
Συγχρόνως με το ναό κτίστηκε και ο μεγάλος βωμός στη θέση του αρχικού, που είχε ανανεωθεί επτά φορές ως τότε και στην τελική του μορφή ήταν ένα μεγάλο ορθογώνιο ύψους 3 μ. Στο 2ο αι. μ.Χ. κατασκευάστηκε μια μεγάλη πομπική κλίμακα στην πρόσοψη του ναού, αλλά μάλλον για τις ανάγκες του ρωμαϊκού ναού που είχε κτιστεί τότε. Στα ίδια χρόνια αναστηλώθηκε με μάρμαρο και ο παλαιός βωμός. Με τον καιρό δημιουργούνται στον χώρο του ιερού ένας συνοικισμός
(2ος μ.Χ. αι.) και στον 3ο αι. πλακοστρώνεται η Ιερά Οδός. Την ίδια εποχή ο χώρος
λεηλατείται και καταστρέφεται. Δυο αιώνες αργότερα, στη θέση του ιερού θα ανεγείρει δικό της ναό η νέα θρησκεία.