De Fransen begonnen hier met opgravingen in 1829. De Duitse verkenningen van 1875-81 wierpen veel licht op de plannen van de gebouwen; zij werden hervat in 1936, 1952, en 1960-61. Er werden vele waardevolle voorwerpen ontdekt, waarvan het belangrijkste een beeld van Hermes, de boodschapper van de goden, door Praxiteles was.
De meest gevierde tempel was de tempel van Zeus, gewijd aan de vader van de goden. In deze tempel stond een standbeeld van Zeus, gemaakt van ivoor en goud, het meesterwerk van de Atheense beeldhouwer Phidias. Naast de tempel van Zeus bevond zich het Heraeum, gewijd aan Hera, de vrouw van Zeus. In deze tempel, waarschijnlijk het oudste Dorische gebouw dat men kent, stond de tafel waarop de slingers werden gelegd die voor de overwinnaars van de spelen waren voorbereid. Tot de votiefgebouwen behoorden een rij van 12 schatkamers en het Philippeum, een rond Ionisch gebouw dat door Filips II, koning van Macedonië, aan zichzelf was gewijd. Buiten de Altis, in het oosten, lagen het Stadion en het Hippodroom, waar de wedstrijden plaatsvonden; in het westen lagen de Palaestra, of worstelschool, en het Gymnasium, waar alle deelnemers verplicht waren minstens een maand te trainen.
Het Archeologisch Museum van Olympia, een van de belangrijkste musea van Griekenland, toont de lange geschiedenis van het meest gevierde heiligdom uit de oudheid, het heiligdom van Zeus, vader van zowel goden als mensen, waar de Olympische spelen werden geboren.