Το Μητρώο ήταν ναός αφιερωμένος στη μητέρα των θεών, Ρέα, που αργότερα μετονομάστηκε Κυβέλη. Βρίσκεται ανατολικά του Ηραίου, μπροστά από το άνδηρο των θησαυρών, σε χώρο όπου προϋπήρχε λατρεία για πολλούς αιώνες, ίσως ήδη από την προϊστορική εποχή. Οι θεότητες που λατρεύονταν εδώ πριν από τη Ρέα ήταν κυρίως η Μητέρα Γη, στην οποία ήταν αφιερωμένο το ιερό Γαίον, και η Ειλείθυια, που ήταν συγγενική θεά και επίσης σχετιζόταν με τη μητρότητα.

Ο ναός κτίστηκε στις αρχές του 4ου αι. π.Χ. και είναι μικρός σε διαστάσεις, δωρικού ρυθμού, περίπτερος, με έξι κίονες στις στενές και ένδεκα στις μακρές πλευρές. Οι κίονες είχαν διάμετρο 0,85 μ. στο κατώτερο μέρος τους, ύψος 4,63 μ., ήταν όλοι κατασκευασμένοι από κογχυλιάτη λίθο και έφεραν λευκό επίχρισμα. Ο ναός αποτελείται από πρόναο, σηκό και οπισθόδομο. Ο πρόναος και ο οπισθόδομος ήταν δίστυλοι εν παραστάσι, ενώ άγνωστο παραμένει αν υπήρχαν εσωτερικές κιονοστοιχίες στο σηκό. Λίθινο ήταν επίσης το επιστύλιο και το διάζωμα, με τις λίθινες τριγλύφους και μετόπες, ενώ η στέγη ήταν ξύλινη, καλυμμένη με πήλινα κεραμίδια. Πιθανότατα ο βωμός του ναού, επίσης αφιερωμένος στη Ρέα, βρισκόταν είτε στα δυτικά του ή πιο ψηλά, ανάμεσα στους θησαυρούς. Στους πρώιμους αυτοκρατορικούς χρόνους ο ναός μετατράπηκε σε χώρο λατρείας του αυτοκράτορα Αυγούστου και αργότερα χρησιμοποιήθηκε για τη λατρεία γενικά των Ρωμαίων αυτοκρατόρων. Στο σηκό, στα χρόνια του Αυγούστου τοποθετήθηκε ένας υπερφυσικού μεγέθους ανδριάντας του αυτοκράτορα, που τον παρίστανε ως Δία, να κρατεί κεραυνό και σκήπτρο, και ίσως είχε λατρευτικό χαρακτήρα. Το άγαλμα βρέθηκε στις ανασκαφές και εκτίθεται στο Αρχαιολογικό Μουσείο Ολυμπίας. Επίσης, βρέθηκαν έξι ακόμη αγάλματα, τρία ανδρικά και τρία γυναικεία, που πιστεύεται ότι ανήκουν στους αυτοκράτορες Κλαύδιο, Τίτο, Βεσπασιανό, και στις Αγριππίνα και Δομιτία.

Σήμερα από το μνημείο σώζεται μόνο ο στυλοβάτης και τμήματα από το θριγκό. Στο χώρο του γίνονται εργασίες καθαρισμού, ενώ παράλληλα μελετώνται τα αρχιτεκτονικά του μέλη.