Το μονοπάτι που οδηγούσε από την είσοδο του τεμένους του Απόλλωνα μέχρι το βωμό των Χίων και τον επιβλητικό ναό, ονομαζόταν Ιερά οδός. Ήταν ο βασικός ιστός του ιερού και είχε πομπικό-τελετουργικό χαρακτήρα, αφού διευκόλυνε την κίνηση των προσκυνητών και των επισκεπτών του ιερού χώρου. Οι θεοπρόποι, όπως λέγονταν όσοι έρχονταν στους Δελφούς για να ζητήσουν χρησμό, ακολουθούσαν την Ιερά οδό την 9η κάθε μήνα, ώστε να λάβουν σειρά προτεραιότητας για τη «μαντείαν» της Πυθίας, αφού προηγουμένως θυσίαζαν στο μεγάλο βωμό, που βρισκόταν στο ψηλότερο σημείο της οδού. Εξαίρεση αποτελούσαν οι πολίτες των πόλεων, αλλά και ορισμένοι επιφανείς ιδιώτες, που είχαν λάβει την «προμαντείαν», δηλαδή το δικαίωμα παράκαμψης της σειράς προτεραιότητας για τη λήψη της μαντείας, όπως ήταν οι Κορίνθιοι, οι Νάξιοι, οι Χίοι, οι Θηβαίοι και ο Μακεδόνας βασιλιάς Φίλιππος Β΄.

Η πρώτη φάση της Ιεράς οδού τοποθετείται στα αρχαϊκά χρόνια. Το οδόστρωμα που βλέπουμε σήμερα χρονολογείται στην πρωτοβυζαντινή εποχή και εξυπηρετούσε τις ανάγκες του οικισμού που ιδρύθηκε τότε στη θέση του αρχαίου ιερού. Στο οδόστρωμα αυτό είναι ενσωματωμένα αρχιτεκτονικά μέλη παλαιότερων κτισμάτων. Τον ίδιο δρόμο, που έχει κατάλληλα συντηρηθεί, ακολουθούν και σήμερα οι επισκέπτες του αρχαιολογικού χώρου.

Η Ιερά οδός ήταν ανηφορική και διέσχιζε το ιερό οφιοειδώς, σε μήκος περίπου 200 μέτρων, φθάνοντας ως το κέντρο του, μπροστά από το μνημειώδη βωμό. Πλαισιωνόταν από αγάλματα, εξέδρες και θησαυρούς, όπως λέγονταν τα κτήρια όπου τοποθετούνταν τα αφιερώματα των πόλεων. Τα μνημεία αυτά ήταν συνήθως αναμνηστικά κάποιου σημαντικού γεγονότος: μιας πολιτικής συμμαχίας, μιας σημαντικής νίκης στους αθλητικούς αγώνες των Δελφών, μιας νικηφόρας μάχης εναντίον ξένων ή Ελλήνων, όπως το ανάθημα των Αθηναίων για τη μάχη του Μαραθώνα. Υπήρχαν, όμως, και αρκετά που είχαν αφιερωθεί μόνο για να ευχαριστήσουν το θεό για το χρησμό ή για την εύνοιά του απέναντι σε ολόκληρη την πόλη, σε μία οικογένεια ή σε έναν επιφανή ιδιώτη. Στο πρώτο μέρος της οδού ήταν στημένα τα γλυπτά αναθήματα και στο δεύτερο, μεγαλύτερο, δέσποζαν κυρίως οι θησαυροί των ελληνικών πόλεων-κρατών, ενώ στο τελευταίο τμήμα, μπροστά από το ναό και το βωμό, είχαν στηθεί σπουδαία αναθήματα πλούσιων ιδιωτών ή πόλεων-κρατών, καθώς και το μνημείο που προσέφεραν όλοι οι Έλληνες μετά τη νίκη τους στις Πλαταιές.