Στην μία πλευρά του αρχαιολογικού τριγώνου με την κορυφή του Λύκαιο Όρος είναι η Λυκόσουρα. Η αρχαία Λυκόσουρα θεωρείται η αρχαιότερη πόλη της Αρκαδίας και όπως αναφέρει και ο Παυσανίας στα «Αρκαδικά» ήταν η πρώτη πόλη που κτίστηκε στον κόσμο σε ηπειρωτική γη και σε νησιά, η πρώτη πόλη που αντίκρισε ο ήλιος. Οι κάτοικοι της πόλης αυτής έδωσαν τα πρώτα φώτα στους υπόλοιπους ανθρώπους για το πώς κτίζεται και οχυρώνεται μία πόλη.
Ιδρύθηκε από τον Λυκάονα, που ήταν ο γενάρχης των Αρκάδων και ήταν έδρα των βασιλιάδων της Αρκαδίας. Ήταν ονομαστή για το ιερό της Δέσποινας, κόρης του Ποσειδώνα και της Δήμητρας. Ήταν ναός του 4ου π.Χ. αιώνα, δωρικού ναού με πρόναο και σηκό.
Σ' αυτόν υπήρχε ένα κολοσσιαίο άγαλμα του Δαμοφώντα του Μεσσήνιου, σύμπλεγμα της Δήμητρας, της Δέσποινας, της Άρτεμης και του ΄Ανυτου, κομμάτια του οποίου υπάρχουν σήμερα στο μουσείο της Λυκόσουρας, ενώ η βάση του αγάλματος διατηρείται στο εσωτερικό του ναού.
Εκτός απ' αυτόν τον ναό, υπήρχαν και οι ναοί της Αθηνάς, του Πάνα, καθώς και άλλα οικοδομήματα (κρήνες, δεξαμενή νερού, μακρά στοά, Μέγαρο), όπως φάνηκε στις ανασκαφές που έκανε η Αρχαιολογική Εταιρία.