התקופה הקלאסית, לאחר המלחמות בפרסים, הייתה אמנם תקופה של שיאים בתרבות ההלנית, אבל היא הייתה גם עידן של קריסה של הסדרים הישנים עליהם התבססה החברה היוונית. נראה שבהעדר אויב חיצוני, התפוררה הלכידות של ערי יוון. על רקע המשברים הללו החלה להתפתח הפילוסופיה הספקנית שבאה לידי ביטוי לראשונה בערי איוניה (מערבה של תורכיה היום). בתקופה בה נלחמו ערי יוון זו בזו, עלתה תְּהִיָּה מי מבין האלים היוונים הרבים, ידו על העליונה. שאלות מסוג אלה העלו ספק בסוגיית האמונה והיו מי שסברו שהאלים כלל אינם משפיעים על גורלם של בני האדם. הספקנות היוונית הלכה וחדרה לתחומי חיים רבים, אשר נבחנו לאור התבונה האנושית, כפי שדגלה התורה האפלטונית.
הגישה הסופיסטית מצאה מקומה גם בקרב אמנות הפיסול. האמנים חיפשו הגדרה לאידיאל היופי והם בחרו בנוסחאות קבועות לעיצוב גוף האדם, בפיסול ובציור, בדיוק כפי שנעשה באדריכלות. הפסל פּוֹלִיקְלֵיטוֹס פרסם קאנון על פיו יש לעצב את פרופורציות גוף האדם ובהתאם הוא עיצב את פסל דוריפוֹרוֹס.
לימים, האדריכל הרומי וִויטְרוּבְיוּס (ספר III 1, 2), פרסם בסדרת הספרים שלו על האדריכלות את ההשוואה בין היכלות יוון לבין היחסים הקבועים בגוף האדם: “הפנים מהסנטר עד לקצה המצח וראשית השיער – עשירית הגוף; כל היד מהפרק עד קצה האמה – אותה מידה; הראש מהסנטר עד הקודקוד – שמינית; ממרכז החזה עד הקודקוד – רבע; שליש הפנים מקצה הסנטר עד לנחיריים; שליש הפנים מהנחיריים עד לקו הגבות; המצח – שליש”.
אכן אמני התקופה הקלאסית הקפידו על גישה נוסחתית זו אשר הפכה סוד הקסם במראה השובה נפש של הפסלים בני התקופה. אך היו רבים שהסתייגו מהשלמות שהוצגו בפיסול הקלאסי, אשר הייתה רחוקה מדמותם של בני אנוש אשר גופם לא היה תמיד סימטרי ומושלם.
אתגר מיוחד שעמד בפני אמני הפיסול הקלאסיים היה בביצוע קפלי הבגדים. האמנים שהתבססו על גישה שכלתנית, הבינו היטב שיש הבדל ניכר בין מראה הבגד של דמות עומדת, יושבת או דמות בתנועה. את האתגר הזה הם ביקשו לפתור על ידי תיאור מרומז של אברי הדמות המפוסלת מתחת לקפלי הבגד. כך למשל אם הבגד היה תלוי מבלי להישען על אברי הגוף, הוצגו הקפלים כקווים ישרים ומקבילים. אך קווי בגד זהה תוארו במתאר עקלתוני אם הגוף היה בתנועה. בגד שהיה מונח על איבר סטטי, עוצב בהתאם לצורתו של האיבר. ככל שהאמן רצה להבליט את מתאר הגוף, הוא בחר להציג אריגים דקים מאוד החושפים את מתאר הגוף. אך היו פסלים שהוצגו לבושים בגדי צמר עבים אשר הסתירו את קימורי הגוף.
גדול הפסלים של התקופה הקלאסית היה פידיאס בן כאראמידֶס איש אתונה. פידיאס היה ממקורבי פּריקלס, מנהיגה של אתונה באותם ימים. פידיאס מונה על ידי פריקלס לתכנן ולבצע את מפעלי האמנות העיקריים באותם ימים. כחלק מהגישה הספקנית של אמני התקופה הרשה לעצמו פידיאס לתאר את עצמו ואת פרקילס בתבליט אותו עיצב על המגן של פסל אתונה פארתנוס. הם תוארו בתבליט כלוחמים באמזונות ופידיאס עצמו נראה בתבליט כאיש מבוגר וקרח. לימים, כאשר פריקלס ירד מהשלטון, נתבע פידיאס, בן חסותו, לדין על חוצפתו להנציח את דמותו ואת דמות אדונו על פסל כה חשוב ליוונים ואכן הוא סיים את חייו בכלא.
פסל נוסף, יחיד במינו, אותו עיצב פידיאס, היה פסלו של זאוס מאולימפיה. בניגוד לפסלי הברונזה או העתקי השיש המוכרים מהתקופות המאוחרות יותר, פסליו של פידיאס היו קונסטרוקציות אדירות ממדים. הוא בנה לכל אחד מהפסלים שלד עץ שנשא את הפסל. את השלד ציפה בלוחות של זהב בחלקי הבגד והשריון ובשנהב שייצג את עור הפנים ועור אברי הגוף החשופים. בשל המבנה הייחודי של הפסלים לא נותר מהם זכר ואף אין העתקים שלהם הנאמנים למקור.
אך תיאורים טקסטואליים מלמדים שפסל אתנה פרתנוס התנשא לגובה 13 מטר. פסל הברונזה של אתנה פּרוֹמַכּוֹס (אתנה היוצאת אלי קרב) שהוצב בכניסה לאקרופוליס של אתונה, היה כה גבוה ומרשים שעל פי מקורות היסטוריים חלקו העליון נִצְפָּה על ידי יורדי ים ששטו סמוך לכף סוּנְיוֹן בדרכם לנמל פיראוס, אף שמדובר בקו אווירי של כארבעים ק”מ. פסלו של זאוס באולימפיה הגיע על פי תיאורי נוסעים לראש ההיכל בתוכו הוא הוצב, זאת למרות שהאל הוצג כיושב על כס. דיון כריסוסטומוס אמר על פסל זה ש”מי שעמד לפני פסל זאוס שכח את כל הדברים האיומים והקשים שעליו לסבול בחיי אנוש”. השפעתו של פידיאס על דורות רבים של אמנים הייתה כה רבה שמרביתם המשיכו לתאר את אתנה ואת זאוס בדמות שעוצבה במקור על ידו. יתרה מכך, דמות זאוס של פידיאס הייתה כה נערצת על אמנים בתחומי המרחב ההלניסטי עד שפסלי אלים במצרים, בסוריה ואף יופיטר הרומי עוצבו לימים בדמות זאוס של פידיאס.