Ο αρχαιολογικός χώρος της Ολυμπίας περιλαμβάνει το Ιερό του Δία, με τους ναούς και τα κτήρια που σχετίζονταν άμεσα με τη λατρεία, και διάφορα οικοδομήματα που είχαν κτιστεί γύρω από αυτό, όπως αθλητικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούνταν για την προετοιμασία και την τέλεση των Ολυμπιακών Αγώνων, βοηθητικά κτήρια, χρηστικά και διοικητικά, καθώς και οικοδομήματα κοσμικού χαρακτήρα. Η Άλτις, το ιερό άλσος, καταλαμβάνει το κεντρικό τμήμα και μέσα σε αυτή αναπτύσσεται ο πυρήνας του Ιερού, με τους ναούς, τους θησαυρούς και τα σημαντικότερα κτήρια του χώρου. Χωρίζεται από τη γύρω περιοχή με περίβολο, που στα τέλη του 4ου αι. π.Χ. είχε δύο πύλες στη δυτική πλευρά του και μία στη νότια, ενώ το όριό της στα ανατολικά αποτελεί η Στοά της Ηχούς, που χωρίζει τον ιερό χώρο από το στάδιο. Στη ρωμαϊκή περίοδο ο περίβολος διευρύνθηκε και στη δυτική του πλευρά διαμορφώθηκαν δύο μνημειακά πρόπυλα.

Σε περίοπτη θέση μέσα στον ιερό χώρο δεσπόζει ο γιγάντιος ναός του Δία και βορειότερα ο παλαιότερος ναός της Ήρας. Στη βόρεια πλευρά υπήρχε το Μητρώο, ναός αφιερωμένος στη μητέρα των θεών Ρέα-Κυβέλη, και πίσω του, στους πρόποδες του Κρονίου, οι θησαυροί που είχαν αφιερώσει οι ελληνικές πόλεις, κυρίως οι αποικίες. Στα δυτικά τους σώζεται το Νυμφαίο, το λαμπρό υδραγωγείο που αφιέρωσε στο ιερό ο Ηρώδης Αττικός. Μέσα στην Άλτι υπήρχαν ακόμη το Πελόπιο, ταφικό μνημείο, αφιερωμένο στον ήρωα Πέλοπα, το Πρυτανείο, που ήταν η έδρα των αξιωματούχων του ιερού, και το Φιλιππείο, το κομψό κυκλικό οικοδόμημα που αφιέρωσε ο Φίλιππος Β΄, βασιλιάς της Μακεδονίας. Κατά την αρχαιότητα, στα νοτιοανατολικά του Ηραίου υπήρχε και ο μεγάλος βωμός του Δία, σημαντικότατο μνημείο, που όμως δεν διατηρήθηκαν ίχνη του, γιατί είχε σχηματιστεί από τη συσσώρευση τέφρας, και διαλύθηκε όταν το ιερό σταμάτησε να λειτουργεί. Ο υπόλοιπος χώρος μέσα στον περίβολο ήταν γεμάτος από βωμούς, αγάλματα θεών και ηρώων, ανδριάντες των Ολυμπιονικών, αφιερώματα επιφανών ιδιωτών και ελληνικών πόλεων, ανάμεσά τους και η περίφημη Νίκη του Παιωνίου.

Έξω από το νότιο περίβολο της Άλτεως υπάρχει το Βουλευτήριο, και ακόμη πιο κάτω η Νότια στοά, που αποτελούσε το νοτιότερο κτήριο του ευρύτερου ιερού χώρου και την κύρια είσοδο του ιερού από τη πλευρά αυτή. Στο δυτικό τμήμα του χώρου υπάρχουν κτήρια που εξυπηρετούσαν το προσωπικό του ιερού, τους αθλητές και τους επίσημους επισκέπτες και χωρίζονται από την Άλτι με την ιερά οδό: το γυμνάσιο και η παλαίστρα, χώροι προπόνησης, το εργαστήριο του Φειδία, που στα παλαιοχριστιανικά χρόνια μετατράπηκε σε βασιλική, τα ελληνικά λουτρά με το κολυμβητήριο, οι ρωμαϊκές θέρμες, ο Θεηκολεών, (κατοικία των ιερέων), το Λεωνιδαίο, που ήταν ξενώνας για τους επισήμους, και οι μεταγενέστεροι ρωμαϊκοί ξενώνες.

Ανατολικά της Άλτεως εκτείνεται το στάδιο, όπου τελούνταν οι Ολυμπιακοί Αγώνες. Κατά την αρχαιότητα, νότια του σταδίου υπήρχε και ο ιππόδρομος, από τον οποίο σήμερα δεν σώζεται κανένα ίχνος, διότι έχει παρασυρθεί από τον Αλφειό ποταμό. Στην ίδια περιοχή υπάρχουν κτηριακά συγκροτήματα λουτρών και επαύλεων, όπως η περίφημη έπαυλη που έκτισε ο Νέρων όταν διέμενε στην Ολυμπία, προκειμένου να συμμετάσχει στους αγώνες.