После процессии наступал черед жертвоприношения, которое происходило у алтаря. Алтарь был предназначен для разжигания огня, который поглощал жертву или ее часть. Это могло быть просто свободное пространство, оставленное для этой цели, или яма, вырытая в земле, или насыпанная в виде кургана земля. Как правило, его называли тем же словом, что и очаг, — эшара: это традиционная форма алтаря для хтонических божеств, героев и умерших. Однако и в других культах можно обнаружить подобные примитивные формы алтарей: так, в Олимпии, большой алтарь Зевса, не оставивший никаких следов на земле, представлял собой холмик, собранный исключительно из пепла жертвенных животных. Павсаний подробно описал его как усеченный конус с окружностью 37 м в основании и 9,5 м на вершине. Его высота составляла 6,5 м. Наверх можно было подняться по сооруженной рядом лестнице, позволявшей доставлять туда горючее и тела жертвенных животных, которые там и сжигались. В этом панэллинском святилище, бывшем в то же время национальным святилищем элейцев, происходили ежедневные жертвоприношения, за исключением периода панегириев. Прорицатели (при алтаре находился оракул) один раз в году, в определенный день, добавляли к алтарю пепел, собранный в течение года, предварительно смешав его с водой из Алфея — реки в Олимпии. Таким образом, холм постепенно вырастал благодаря набожности верующих. У Аполлона в святилище в Дидимах, близ Милета, также был алтарь из праха, создание которого приписывается Гераклу. Алтарь Аполлона в Делосе был еще более странным: его называли алтарем из рогов, Кератоном, поскольку он был полностью сложен из козьих рогов. Легенда, которую Каллимах излагает в своем «Гимне Аполлону», утверждает, что бог соорудил его сам из рогов диких коз, которых его сестра Артемида сразила своими стрелами, охотясь на острове.
Однако большинство алтарей были каменными — монолитными или кирпичными. По форме они напоминали стол, цилиндрический или прямоугольный, на верхней поверхности которого разжигался священный огонь. Кроме скромных алтарей, представлявших собой простой каменный куб, на боковой грани которого иногда высекалось имя божества, в крупных святилищах имелись монументальные алтари. Это были очень высокие конструкции, состоявшие из продолговатого прямоугольного массива, служившего столом, зачастую возвышавшимся на постаменте, куда вели многочисленные ступени. Боковые края стола могли быть снабжены высокими сплошными заграждениями для защиты от ветра и от падения жертвенных животных с алтаря. Иногда это сооружение украшала мраморная, лепная или барельефная облицовка. Знаменитый трон Людовизи, гордость Музея Терм в Риме, несомненно, являлся украшением боковой стороны алтаря, сделанным ионийским мастером во второй четверти V века до н. э. Размеры этих монументальных алтарей могли быть значительными. Начиная с архаической эпохи их поверхность увеличивается с 20 до 30 м в длину и с 6 до 13 м в ширину: это касается «базилики» (храм Геры) в Посейдонии/Пестуме, алтарей храма D в Селинунте, храма Аполлона в Кирене, храма Афайи в Эгине. В классический период подобные размеры встречаются в храме Геры в Агригенте, в храме Афины Аллеи в Тегее. В Олимпийоне Агригента колоссальный, как и сам храм, алтарь имел размеры 56 х 12 м. В эпоху эллинизма размеры увеличиваются еще больше — так, царь Сиракуз Гиерон II в середине III века воздвиг в своей столице алтарь длиной в олимпийский стадион, то есть 192 м! Но даже не рассматривать такие гигантские сооружения, то алтарь, возведенный городом Хиосом перед храмом Аполлона в Дельфах в первой четверти V века (8,5 х 2,2 м), уже представляется значительным памятником. Он был частично реконструирован со своей основной частью из темного известняка, основанием и столом из белого мрамора. Возвышаясь над последним поворотом Священного Пути, он помогает современным посетителям представить себе древние церемонии.