Le bois sacré d’Apollon se situait à une quinzaine de kilomètres de la puissante cité de Colophon dont il dépendait et à proximité de son port, Notion (ou Colophon de la Mer). Les plus anciennes mentions textuelles de l’activité du sanctuaire remontent au VII^ème s. av. J.-C. (Hymnes homériques, Hésiode). Le sanctuaire de Claros est associé à la légende du devin Mopsos, fils de la prophétesse Manto, petit-fils de Tirésias. Bien que l’oracle d’Apollon ne soit pas formellement attesté avant l’époque d’Alexandre, les fouilles récentes ont démontré l’ancienneté du culte. Les plus anciennes offrandes sont antérieures à l’autel rond daté de la deuxième moitié du VII^ème s. av. J.-C. Un grand nombre de statuettes votives représentant Apollon montre que la fréquentation du sanctuaire a été continue au cours des VI^ème et V^ème siècles av. J.-C. Plusieurs statues archaïques de marbre, découvertes par L. Robert ou exhumées lors des récentes campagnes de fouilles, forment un ensemble votif exceptionnel, comparable à ceux de Samos ou de Milet, et témoignent de la vitalité du sanctuaire au cours de la période archaïque. À cette époque, furent également construits un premier temple dédié à Apollon ainsi qu’un autel et un enclos consacrés à Artémis.

Malgré la destruction de Colophon au début du III^ème s av. J.-C. et la déportation de ses habitants à Éphèse, le sanctuaire connaît au III^ème-II^ème s av. J.-C. une véritable renaissance. Pendant deux siècles, Claros rivalise avec les autres grands sanctuaires de la région : Éphèse et Didymes, Téos ou Magnésie.

Le sanctuaire bénéficia des faveurs des souverains attalides puis de celles des gouverneurs romains. C’est alors que les concours poétiques, les Claria, prirent une grande importance dans la vie du sanctuaire. Au III^ème s. av. J.-C. fut également entreprise la construction du grand temple dorique. Dans son premier état, il s’organisait, comme celui de Didymes, autour d’une cour à ciel ouvert, où se trouvait la source sacrée. Au II^ème s. av. J.-C., deux salles couvertes furent aménagées à l’emplacement de la cour. Un couloir souterrain de marbre noir, situé sous le pronaos, menait à la salle où certains consultants, accompagnés des prêtres, attendaient la réponse de l’oracle. Les paroles du « thespiode » qui buvait l’eau de la source inspiratrice étaient transcrites en vers par un prophète. Ce temple, projeté au début de l’époque hellénistique, devait avoir six colonnes en façade et onze sur les longs côtés. À cet édifice imposant s’ajoutèrent par la suite l’autel monumental, parfaitement aligné sur la façade du temple, et, dans la première moitié du II^ème s. av. J.-C., la triade colossale en marbre représentant Apollon, flanqué de sa sœur Artémis et de sa mère Létô. Un siècle plus tard, les élégants Propylées doriques complétèrent la parure architecturale du sanctuaire.

Claros connut à l’époque romaine une popularité durable. Entre le I^er et le III^ème s. ap. J.-C., les délégations, venues de cités parfois lointaines, interrogèrent le dieu et couvrirent la façade du temple d’inscriptions commémoratives. Les empereurs Tibère puis Hadrien, contribuèrent aux travaux d’achèvement ou de restauration du temple. Les dernières traces d’activité datent du IV^ème s. de notre ère. L’abandon fut suivi d’une destruction volontaire et de la spoliation d’une grande partie des blocs du naos.