Historie a vykopávky
Nejstarší pozůstatky pocházejí z let 2000 až 1600 př. n. l., samotná svatyně asi z roku 1000. Olympii nejprve ovládalo nedaleké město Pisa, později přešla pod jurisdikci města Elis, které si v roce 572 př. n. l. podmanilo Pisu a okolní oblast Pisatis. Diovy slavnosti, jejichž součástí byly olympijské hry, se zde konaly každé čtyři roky od roku 776 př. n. l. až do konce 4. století n. l., kdy římský císař Theodosius I. pohanské slavnosti zrušil. V roce 426 nechal Theodosius II. chrámy zničit, v letech 522 a 551 ruiny dále poškodila zemětřesení. Sesuvy bahna a naplavenin z řeky Kladeus nakonec překryly velkou část území a pomohly tak lokalitu zachovat.
První vykopávky v okolí Diova chrámu provedla v roce 1829 francouzská Expédition Scientifique de Morée pod vedením Abela Bloueta. Chrám byl dostatečně vyčištěn, aby byl odhalen jeho celkový půdorys, a byly nalezeny fragmenty tří sochařských metop (desek), které byly později umístěny v pařížském Louvru. Velké německé vykopávky v letech 1875-81 (vedl je Ernst Curtius) vyčistily celý posvátný okrsek i některé budovy, které se nacházely mimo něj, a pomocí průzkumných výkopů byla lokalizována poloha stadionu. Poprvé tak byl odhalen plán velké řecké svatyně. Na počátku 20. století byly provedeny některé drobné průzkumné výkopy v hlubších vrstvách svatyně. V rozsáhlých pracích pokračovali němečtí archeologové v roce 1936, přičemž jedním z hlavních cílů bylo vykopání a restaurování stadionu. Práce, které byly v roce 1942 přerušeny událostmi druhé světové války, byly obnoveny v roce 1952 a v roce 1960 byl výkop stadionu dokončen a v roce 1961 proběhla jeho obnova. V tomto období byly prozkoumány i další stavby, z nichž nejvýznamnější byl ateliér (dílna) sochařského mistra Fidia, který byl autorem Diovy sochy. Koncem 20. století se na výzkumu podílel především Německý archeologický ústav v Athénách a Ephorate (Magistrát) antických památek v Olympii. Archeologické muzeum v Olympii bylo na svém současném místě otevřeno v roce 1982.