História e escavações
Os primeiros restos mortais datam de 2000 a 1600 bce, o próprio santuário de cerca de 1000. Primeiro controlado pela cidade vizinha de Pisa, Olympia mais tarde passou a estar sob a jurisdição de Elis, que subjugou Pisa e Pisatis, a região circundante, em 572 bce. A festa de Zeus, da qual fizeram parte os Jogos Olímpicos, foi realizada ali a cada quatro anos a partir de 776 bce até o final do século IV ce, quando o imperador romano Teodósio I aboliu os festivais pagãos. Teodósio II teve os templos destruídos em 426; os terremotos danificaram ainda mais as ruínas em 522 e 551. Deslizamentos de lama e lodo do rio Cladeus acabaram por cobrir grande parte da área, ajudando a preservar o local.
As primeiras escavações foram realizadas em torno do Templo de Zeus em 1829 pela Expédition Scientifique de Morée francesa, liderada por Abel Blouet. O templo foi suficientemente limpo para revelar o seu plano geral, e foram encontrados fragmentos de três métopas esculpidas (painéis), que foram posteriormente colocados no Louvre, em Paris. As grandes escavações alemãs de 1875-81 (lideradas por Ernst Curtius) limparam todo o recinto sagrado e alguns edifícios que estavam fora dele, e a posição do estádio foi localizada por trincheiras exploratórias. Assim, o plano de um grande santuário grego foi revelado pela primeira vez. No início do século XX foram feitas escavações exploratórias em pequena escala nas camadas mais profundas do santuário. O trabalho em grande escala foi retomado pelos arqueólogos alemães em 1936, sendo um dos principais objetivos a escavação e restauração do estádio. Interrompido em 1942 pelos acontecimentos da Segunda Guerra Mundial, os trabalhos foram retomados em 1952, e em 1960 foi concluída a escavação do estádio, com a sua restauração em 1961. Outras estruturas foram exploradas neste período, a mais importante das quais foi o atelier (oficina) do mestre escultor Phidias, que foi o criador da Estátua de Zeus. No final do século XX, a pesquisa foi realizada principalmente pelo Instituto Arqueológico Alemão em Atenas e pelo Ephorate (Magistrado) das Antiguidades em Olímpia. O Museu Arqueológico de Olympia foi inaugurado na sua localização actual em 1982.