На пологом склоне у входа в святыню возвышалось изваяние «Ники, спускающейся с Олимпа», установленное на 9-метровом пьедестале. В главном помещении храма находилось фантастическое творение скульптора Фидия, считавшееся одним из семи чудес древности. Огромная статуя Зевса, выполненная из золота и слоновой кости, скрывалась за шторой, раздвигавшейся в особо важные моменты, например при открытии Олимпийских игр.

Во время Олимпиады грандиозные спортивные сооружения до отказа заполнялись десятками тысяч прибывших атлетов и гостей праздника. Работа по организации Игр, поддержание порядка на состязаниях и обязанности по приему гостей, то есть все, что входило в понятие «агонотесия» (агон – «состязание»), с 572 года до н. э. возлагались на граждан Элиды. Местные жители сообща выбирали 10–12 элланодиков (арбитров), подчинявшихся Олимпийскому совету. За порядком на трибунах следили рабдохи-палочники.

Атлеты тренировались в палестрах с крытыми помещениями, душевыми и бассейном. Для состязаний предназначались стадион, гипподром и гимнасион, превосходивший размерами все остальные сооружения Олимпии. Огромный стадион располагался в котловине у холма Кроноса. Откосы холма служили трибунами для зрителей. Здесь располагались помещения для атлетов, а снаружи были устроены площадки для борьбы.

Состязания проходили на главном поле гимнасиона, имевшего длину более 120 м, что почти равнялось размерам олимпийского стадиона. Кроме того, в гимнасионе хранились списки участников и победителей Игр. На каменной террасе у входа на стадион возвышались медные статуи Зевса (Заны), оплаченные из фонда штрафов.

В начале IV века до н. э. весь храмовый комплекс обнесли стеной; были перестроены и расширены многие спортивные сооружения, площадки. Помимо новых Пелопиона и Булевтериона, в Альтисе построили святилище Матери всех богов – Метроон.

Храм Филиппейон (338 год до н. э.) являлся личным вкладом Филиппа II, решившего таким образом увековечить свою победу в сражении при Херонее. Храмы, воздвигнутые в честь какого-либо военного события или определенного лица, в Элладе назывались героонами. Строительство, начатое царем Македонии, завершил его сын, знаменитый полководец Александр Македонский. Этот храм изначально играл роль сокровищницы и героона. По приказу Александра в Олимпии прошла очередная реконструкция стадиона.

В 330–320 годах до н. э. по проекту архитектора Леонида была построена гостиница для знатных посетителей, возведенная на средства царя Македонии, но названная Леонидайоном в честь создателя.

В главном зале гостиницы некогда стояла статуя «Афродита Книдская», исполненная скульптором Праксителем.

Регламент и программа состязаний устанавливались для каждой Олимпиады, хотя многие правила оставались неизменными в течение многих веков.

Спортсмены с наставниками приезжали в Олимпию за месяц до открытия Игр. В этот период проводились отборочные турниры.

В V веке до н. э. Олимпиада продолжалась 5 дней. В день открытия все участники произносили клятву перед алтарем Зевса, где одновременно происходило жертвоприношение. На второй день проходили состязания в группе мальчиков, а на третий день состязались взрослые спортсмены. На четвертый день проводились скачки на колесницах. Последние сутки отводились торжественному награждению победителей и жертвоприношениям по поводу окончания Олимпийских игр. Самым ранним видом олимпийских соревнований считается бег на короткие дистанции, вначале составлявшие 1 стадию, или 192,27 м. Эта мера длины определила название самого спортивного сооружения – «стадион».