L'explosion a fait voler en éclats des vitres du tribunal et de bâtiments proches, et endommagé des véhicules en stationnement, des débris jonchant le sol dans un vaste périmètre, ont indiqué les médias.
La police avait fait évacuer la zone après un appel téléphonique d'avertissement.
Des images de télévision ont montré de la fumée s'élevant devant le bâtiment du Tribunal de première instance d'Athènes.
"Ma maison a été secouée et j'ai vu des flammes hautes de cinq mètres", a raconté un habitant à la radio privée Flash.
"L'explosion était plutôt forte. Je suis à 100 mètres et tout est tombé de mes étagères", a dit un commerçant du quartier à la télévision Alter, chaîne qui a reçu l'appel d'avertissement une quarantaine de minutes avant l'explosion et a alerté la police.
L'engin aurait été placé sur une moto volée, selon une source policière.
Le gouvernement a condamné l'attentat, et assuré que la population "saurait répondre" à ceux qui ont perpétré de telles actions, selon les mots de son porte-parole George Petalotis à la radio Flash.
Il n'y a eu aucune revendication dans l'immédiat de l'attentat, qui intervient deux semaines avant l'ouverture du procès d'une douzaine de membres présumés d'un groupe anarchiste radical, la "Conspiration des cellules de feu".
Mais le tribunal visé ce jeudi ne sera pas celui du procès des membres présumés du groupe, prévu le 17 janvier.
Début novembre, la Grèce avait connu une série d'attaques et de tentatives aux colis piégés, notamment contre des ambassades étrangères, attribuées à la mouvance anarchiste extrémiste. Quatre des colis avaient détoné et une employée d'une entreprise de messagerie avait été blessée.
Lié à la mouvance anarchiste locale, le groupe des "Cellules de feu" est considéré par la police comme un des suspects possibles dans cette série. Au total, 14 colis piégés avaient été expédiés à des ambassades à Athènes ou à des dirigeants étrangers en Allemagne, en Italie et en France.
La "Conspiration des cellules de feu" s'est fait connaître en 2008 avec des attentats à l'engin incendiaire. Selon la police, il n'a jamais signé d'action meurtrière.
A Rome la semaine dernière, deux colis piégés avaient explosé aux ambassades de Suisse et du Chili, faisant deux blessés. Ces attentats avaient été revendiqués par la Fédération anarchiste informelle (FAI), dans un message retrouvé à l'ambassade du Chili: "Détruisons ce système de domination. Vive la FAI, vive l'anarchie. FAI, cellule révolutionnaire Lambros Fountas". Lambros Fountas est un anarchiste grec tué en mars à Athènes dans un affrontement avec la police.
Toujours à Rome, un paquet contenant des explosifs avait été découvert lundi à l'ambassade de Grèce, mais a pu être neutralisé et n'a pas fait de victime.

