történelem és ásatások
A legkorábbi maradványok i.e. 2000 és 1600 között, maga a szentély pedig 1000 körülről származik. Először a közeli Pisa városának ellenőrzése alatt állt, Olympia később Elis fennhatósága alá került, amely i. e. 572-ben leigázta Pisa-t és Pisatis-t, a környező régiót. A Zeusz-ünnepet, amelynek az olimpiai játékok is részei voltak, i. e. 776-tól négyévente tartották ott egészen az i. e. 4. század végéig, amikor I. Theodosius római császár eltörölte a pogány ünnepeket. II. Theodosius 426-ban leromboltatta a templomokat; 522-ben és 551-ben földrengések tovább rongálták a romokat. Az iszapcsuszamlások és a Cladeus folyóból származó iszap végül a terület nagy részét elborította, ami segített megőrizni a lelőhelyet.
A Zeusz-templom körül 1829-ben végezte az első ásatásokat a francia Expédition Scientifique de Morée, Abel Blouet vezetésével. A templomot eléggé feltárták ahhoz, hogy feltárják az általános alaprajzát, és három szobormetopé (panel) töredékeit találták meg, amelyeket később a párizsi Louvre-ban helyeztek el. Az 1875-81-es nagy német ásatások (Ernst Curtius vezetésével) a teljes szentélyt és néhány azon kívül eső épületet feltártak, és a stadion helyét feltáró árkok segítségével lokalizálták. Így először tárult fel egy nagy görög szentély alaprajza. A 20. század elején kisebb feltáró ásatásokat végeztek a szentély mélyebb rétegeiben. A nagyszabású munkálatokat 1936-ban német régészek folytatták, egyik fő céljuk a stadion feltárása és helyreállítása volt. A II. világháború eseményei miatt 1942-ben megszakadt munkálatokat 1952-ben folytatták, és 1960-ban fejezték be a stadion feltárását, majd 1961-ben a helyreállítását. Ebben az időszakban más építményeket is feltártak, amelyek közül a legfontosabb a Zeusz-szobor alkotójának, Phidiasz szobrászmesternek az atelier-je (műhelye) volt. A 20. század végén a kutatásokat elsősorban az athéni Német Régészeti Intézet és az olümpiai Ephorate (Régiségügyi Magisztrátus) végezte. Az Olümpiai Régészeti Múzeum 1982-ben nyílt meg a jelenlegi helyén.