Το ιερό της Ολυμπίας, φωλιασμένο στη γόνιμη κοιλάδα όπου συναντώνται οι ποταμοί Αλφειός και Κλαδέος, αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα Ιερά του αρχαίου κόσμου.
Γνωστό ως ο «ομφαλός του ελληνισμού», ήταν ο ιερός τόπος διεξαγωγής των αρχαίων Ολυμπιακών Αγώνων από το 776 π.Χ. έως το 393 μ.Χ.. Η ιστορία του χώρου διαρκεί πάνω από μια χιλιετία, ξεκινώντας από την Τελική Νεολιθική Εποχή (4η χιλιετία π.Χ.).
Η Άλτις, το ιερό άλσος, άρχισε να διαμορφώνεται γύρω στον 10ο-9ο αι. π.Χ., οπότε και καθιερώθηκε η λατρεία του Δία. Ο χώρος μετατράπηκε από τόπο κατοίκησης σε τόπο λατρείας, όπου τα πολυάριθμα αναθήματα, όπως οι χάλκινοι τρίποδες, τοποθετούνταν στην ύπαιθρο, πάνω σε βωμούς.
Κατά την Αρχαϊκή περίοδο (7ος–6ος αι. π.Χ.) ανεγέρθηκαν τα πρώτα μνημειακά κτήρια, μεταξύ των οποίων ο ναός της Ήρας (το αρχαιότερο κτίσμα), καθώς και το Πρυτανείο, το Βουλευτήριο και οι Θησαυροί, που αποτελούσαν αφιερώματα διαφόρων πόλεων.
Την ίδια εποχή ιδρύθηκε η λατρεία του τοπικού ήρωα Πέλοπα στο Πελόπιο.
Η Ολυμπία έφτασε στο απόγειο της δόξας της κατά τον 5ο αιώνα π.Χ.. Ο μεγαλοπρεπής Ναός του Διός, δωρικού ρυθμού, ανεγέρθηκε μεταξύ 470–456 π.Χ..
Η γλυπτική του διακόσμηση περιλάμβανε στα αετώματα την αρματοδρομία του Πέλοπα με τον Οινόμαο και τη μάχη των Λαπιθών με τους Κενταύρους, ενώ οι μετόπες κοσμούνταν με τους δώδεκα άθλους του Ηρακλή.
Το ιερό αποτέλεσε τόπο για την αφιέρωση πολεμικών λαφύρων, όπως το κράνος του Μιλτιάδη μετά τη Μάχη του Μαραθώνα το 490 π.Χ..
Είκοσι χρόνια μετά την ανέγερση του ναού, τοποθετήθηκε στο εσωτερικό του το χρυσελεφάντινο άγαλμα του Διός (περ. 430 π.Χ.), έργο του Φειδία, που θεωρείτο ένα από τα Επτά Θαύματα του Αρχαίου Κόσμου.
Το εργαστήριο του Φειδία βρισκόταν δυτικά του ναού. Άλλα σημαντικά μνημεία της εποχής ήταν οι Ζάνες, χάλκινα αγάλματα του Διός που χρηματοδοτήθηκαν από πρόστιμα αθλητών για απάτη, και η Νίκη του Παιωνίου (περ. 421 π.Χ.), μνημείο αφιερωμένο από τους Μεσσήνιους.
Κατά την ελληνιστική περίοδο, η οικοδομική δραστηριότητα επεκτάθηκε εκτός της Άλτεως, με την ανέγερση κοσμικών κτιρίων, όπως το Γυμνάσιο και η Παλαίστρα.
Ένα ορόσημο υπήρξε το Φιλιππείο (ξεκίνησε το 338 π.Χ.), ένα κυκλικό οικοδόμημα που περιείχε χρυσελεφάντινα αγάλματα της οικογένειας του Φιλίππου Β’ και του Μεγάλου Αλεξάνδρου, σηματοδοτώντας την είσοδο της πολιτικής προπαγάνδας στον ιερό χώρο.
Την ίδια περίοδο κτίστηκε το Λεωνιδαίο (330 π.Χ.), ένας ξενώνας για την φιλοξενία επισήμων.
Κατά τη Ρωμαϊκή περίοδο, το ιερό συνέχισε να ακμάζει οικονομικά. Το Μητρώο μετατράπηκε σε ναό για την λατρεία των αυτοκρατόρων (Sebasteion).
Το Νυμφαίο ανεγέρθηκε από τον Ηρώδη τον Αττικό (περ. 150 μ.Χ.) για τη σύζυγό του Ρηγίλλα, λύνοντας το πρόβλημα της ύδρευσης του ιερού.
Οι αγώνες συνεχίστηκαν, φτάνοντας σε οικουμενικό χαρακτήρα, μέχρι τη σταδιακή απαγόρευσή τους.
Το 393 μ.Χ., το διάταγμα του αυτοκράτορα Θεοδοσίου Α΄ απαγόρευσε τις παγανιστικές λατρείες και τους Αγώνες. Το χρυσελεφάντινο άγαλμα του Διός μεταφέρθηκε στην Κωνσταντινούπολη.
Στα μέσα του 5ου αιώνα μ.Χ., το Εργαστήριο του Φειδία μετατράπηκε σε τρίκλιτη παλαιοχριστιανική βασιλική. Ακολούθησε η εμφάνιση ενός χριστιανικού οικισμού, που χρησιμοποίησε υλικό (spolia) από τα αρχαία μνημεία για την ανέγερση σπιτιών.
Η κατοίκηση έπαυσε οριστικά στις αρχές του 7ου αιώνα μ.Χ., όταν ο χώρος καλύφθηκε από τις πλημμύρες του Αλφειού και τις κατολισθήσεις του Κρονίου λόφου