Το Ολυμπιείο περιλαμβάνει το ιερό του Ολυμπίου Διός, ρωμαϊκά λουτρά, κλασικές οικίες, βασιλική του 5ου αι. μ.Χ., καθώς και τμήμα του οχυρωματικού περιβόλου της πόλης, ενώ έξω από τον περιφραγμένο αρχαιολογικό χώρο βρίσκεται και η Πύλη του Αδριανού.

Ο αρχαιολογικός χώρος του Ολυμπιείου εκτείνεται νοτιοανατολικά της Ακρόπολης, σε έκταση 60 στρεμμάτων μεταξύ των οδών Λεωφόρου Βασιλίσσης Όλγας στα βόρεια, Λεωφόρου Αμαλίας στα δυτικά, της οδού Αθανασίου Διάκου στα νότια και του Ομίλου Αντισφαίρισης στα ανατολικά. Τα Παριλίσσια ιερά εκτείνονται νοτίως του Ολυμπιείου, πλησίον της κοίτης του Ιλισσού ποταμού, παρά τη σημερινή οδό Αθανασίου Διάκου, από το βράχο της Ολύμπιας Γης έως την πηγή Καλλιρρόη.


Από τα σημαντικότερα μνημεία του αρχαιολογικού χώρου είναι ο ναός του Ολυμπίου Διός (124 - 132 μ.Χ.) που είναι οκτάστυλος τρίπτερος στις δύο στενές πλευρές και εικοσάστυλος δίπτερος στις μακρές. Μέσα στο ναό υπήρχε χρυσελεφάντινο άγαλμα του Δία και ανδριάντας του αυτοκράτορα. Σήμερα από το ναό σώζονται 16 κίονες, 13 από τους οποίους βρίσκονται ακέραιοι στο ανατολικό μέρος του, ενώ από τους υπόλοιπους τρεις που βρίσκονται στο δυτικό ο ένας κατέρρευσε το 1852.


Άλλα σημαντικά μνημεία του αρχαιολογικού χώρου αποτελούν ο ναός του Δελφινίου Απόλλωνος του 500 π.Χ., που ήταν περίπτερος δωρικός, το επί Δελφινίω Δικαστήριο επίσης του 500 π.Χ. που διέθετε ευρύχωρη αυλή και δωμάτια στη βόρεια πλευρά, οι πύλες του Θεμιστόκλειου τείχους (479/478π.Χ), ο ναός του Πανελληνίου Διός (131-132μΧ.) και ο ναός του Κρόνου και της Ρέας του 150 π.Χ. που ήταν μικρός και δίπτερος.


Εκτός του αρχαιολογικού χώρου του Ολυμπιείου και εκτός των τειχών της πόλης έχουν εντοπιστεί και αλλά Παριλίσσια ιερά, όπως ο ναός της Αγροτέρας Αρτέμιδος, πάνω από την οδό Αρδηττού (σημερινό Μετς) και το ιερό του Πανός, πλησίον του ναού της Αγίας Φωτεινής.