Una de las diosas más poderosas del panteón griego es Atenea, que nació de la cabeza de Zeus con todas sus armas, razón por la que se la suele representar con armadura y casco, lanza y escudo. También aparece con la égida, especie de peto o coraza adornado con la cabeza de la Gorgona Medusa que le dio el héroe Perseo. En calidad de figura militar y gran consejera, Atenea era reverenciada por los reyes, y en muchos casos se la asociaba con la fundación de la acrópolis o ciudadela de una ciudad, donde generalmente se encontraba el palacio real. Era asimismo protectora de héroes y sentía predilección por Odiseo, debido a sus cualidades de sabiduría, astucia y maña, muy semejantes a las suyas. El héroe fabricó con su ayuda el caballo de madera con el que fue capturada Troya, y la diosa también ayudó a Heracles y a Perseo en sus aventuras.
Se rendía culto a Atenea como defensora de ciudades, sobre todo de Atenas, de la que era protectora y constituía el centro de su culto. Según el mito, Posidón y ella se pelearon por la protección de la ciudad y del Ática, la región circundante, y los atenienses propusieron a los dos Olímpicos que cada uno de ellos inventara un regalo práctico para Atenas y que el mejor sería recompensado con el título de protector de la ciudad. Posidón golpeó la Acrópolis con su tridente y del punto en el que había golpeado brotó una fuente de agua salada (según otra versión, el primer caballo). Después, Atenea tocó la Acrópolis con su lanza y produjo el olivo, fuente del aceite para iluminar, cocinar y perfumarse. Encantados con el invento de Atenea, los atenienses (o, en otras versiones, su primer rey, Cécrope), la eligieron como protectora, y para aplacar a Posidón, que inundó la llanura que rodeaba la ciudad en venganza por haber perdido la competición, decidieron rendirle culto también a él en Atenas. En la época clásica se mostraba a los visitantes de la Acrópolis el olivo sagrado y la supuesta señal dejada por el tridente de Posidón.
Como podría desprenderse de su insólita forma de nacer, se asociaba especialmente a Atenea con las actividades de la cabeza: rivalizaba con Zeus, su padre, en cuanto a sabiduría, y con su madre, Metis, en cuanto a «inteligencia astuta». Uno de sus símbolos era la lechuza, la más inteligente de las aves. Al igual que Hefesto, era protectora de los oficios, como la construcción de barcos y carros, y de actividades domésticas tradicionalmente femeninas como hilar y tejer, pero a pesar de su vinculación con estas artes propias de mujeres casadas era una diosa virgen, soltera. Se le atribuía asimismo la invención del torno de alfarero, de las primeras vasijas y de la flauta. Le encantaba el sonido de este instrumento, que según se contaba, se inspiró en los lamentos de las demás Gorronas tras la muerte de Medusa. Si bien, en otro mito se asegura que la flauta imita el extraño sonido que emitió Medusa cuando le cortaron el cuello. Pero un día, mientras tocaba la flauta, Atenea vio el reflejo de sus facciones distorsionadas y arrojó disgustada el instrumento, maldiciendo a quien lo recogiese, y la maldición recayó sobre el sátiro Marsias.
Atenea recibía los títulos de Palas (término que probablemente significa muchacha, referencia a su virginidad) y Tritogenia (nacida de Tritón, un arroyo de Creta cercano al. lugar en el que supuestamente vino al mundo) y se la conocía como glaucópide («de ojos brillantes»). Entre las múltiples ceremonias en honor de Atenea, la más famosa eran las Panateneas atenienses, en el transcurso de las cuales los habitantes de esta ciudad ofrecían una túnica sagrada (peplos) a su estatua del Partenón.