En el año 356 a.C., el templo fue totalmente destruido por un incendio. Según una tradición, ello se debió a que Ártemis, una de cuyas funciones era ayudar a las mujeres durante el parto, estaba tan ocupada con el nacimiento de Alejandro Magno ese mismo día que no pudo acudir a tiempo para socorrer a su propio templo.

El causante del incendio fue un loco llamado Heróstato, que confesó sobre el potro de tortura que solo deseaba que su nombre se conociese en todo el mundo por haber destruido aquel famoso edificio. Los efesios intentaron castigarlo con el olvido y borraron su recuerdo mediante un decreto, pero fue en vano, pues Teopompo, un historiador de la época, conservó su nombre para la posteridad.

Cuando Alejandro Magno liberó la ciudad de los persas en 334 a.C. se ofreció a pagar la reconstrucción del templo, lo que suponía incluir una inscripción donde figurara su nombre. Pero como los efesios no deseaban que su templo quedase asociado a otra persona declinaron el ofrecimiento con suma habilidad diciendo a Alejandro que no era conveniente que un dios dedicase un templo a otro dios.