Historie og udgravninger
De tidligste levn stammer fra 2000 til 1600 fvt. og selve helligdommen fra omkring 1000. Olympia blev først kontrolleret af den nærliggende by Pisa, men kom senere under Elis’ jurisdiktion, som underlagde sig Pisa og Pisatis, den omkringliggende region, i 572 fvt. Zeus’ fest, som de olympiske lege var en del af, blev afholdt hvert fjerde år fra 776 fvt. til slutningen af det 4. århundrede før vor tidsregning, hvor den romerske kejser Theodosius I afskaffede de hedenske fester. Theodosius II lod templerne ødelægge i 426, og jordskælv beskadigede ruinerne yderligere i 522 og 551. Mudderskred og slam fra Cladeus-floden dækkede til sidst en stor del af området, hvilket bidrog til at bevare stedet.
De første udgravninger blev foretaget omkring Zeus’ tempel i 1829 af den franske Expédition Scientifique de Morée, ledet af Abel Blouet. Templet blev ryddet tilstrækkeligt til at afsløre dets generelle plan, og der blev fundet fragmenter af tre skulpturelle metoper (paneler), som senere blev anbragt i Louvre i Paris. De store tyske udgravninger i 1875-81 (under ledelse af Ernst Curtius) ryddede hele det hellige område og nogle af de bygninger, der lå udenfor, og stadionets placering blev lokaliseret ved hjælp af udforskningsgrave. På denne måde blev planen for et stort græsk helligdomsområde for første gang afsløret. I begyndelsen af det 20. århundrede blev der foretaget nogle mindre udgravninger i de dybere lag af helligdommen. I 1936 genoptog tyske arkæologer arbejdet i stor skala, og et af hovedformålene var udgravning og restaurering af stadionet. Arbejdet blev afbrudt i 1942 på grund af begivenhederne under Anden Verdenskrig, men blev genoptaget i 1952, og i 1960 blev udgravningen af stadionet afsluttet, og restaureringen blev afsluttet i 1961. Andre strukturer blev udforsket i denne periode, hvoraf den vigtigste var atelieret (værkstedet) for billedhuggermesteren Phidias, som skabte Zeus-statuen. I slutningen af det 20. århundrede blev forskningen primært udført af det tyske arkæologiske institut i Athen og Ephorate (Magistrat) for antikviteter i Olympia. Det arkæologiske museum i Olympia åbnede på sin nuværende placering i 1982.