Уже в 1878 г. был раскопан крытый портик, соединявший Альтис со стадионом. Он относится к римской эпохе. В 1880—1881 гг. археологи нашли стартовую линию из мраморных плит с поперечными желобами, в которое крепилось специальное устройство, препятствовавшее нарушению правил. Обнаружена и финишная линия. В Олимпии одно-временно могли стартовать двадцать бегунов.
Бронзовая пластина со сценой прощания. 590 г. до н.э.
Полное очищение стадиона от почвы было осуществлено в 1937—1942 и 1952—1960 гг. Для этого пришлось удалить 70 тысяч кубометров земли. В валах, окружавших стадион, были сделаны важные находки, позволившие восстановить его историю. Первоначально стадион занимал часть Альтиса. От древнейшей эпохи его существования сохранилось скромное здание, впоследствии включенное в священную территорию.
В IV в. до н.э., по-видимому, в связи с увеличением масштаба соревнований произошло перемещение стадиона на восток. Портик Эхо и восточная стена Альтиса отделили теперь стадион от Альтиса. Как и прежде, покрытием стадиона была утрамбованная земля. На южном склоне валов, окружавших площадку для соревнований, были поставлены сиденья для судей (элланодиков), официальных лиц и жрицы Геры — единственной женщины, присутствовавшей на играх. Что касается зрителей, то они наблюдали за играми, сидя прямо на земле или стоя. По подсчетам археологов, стадион Олимпии мог вместить до 45 тысяч человек.
В описании Павсанием Олимпии содержатся сведения не только о храмах и сокровищницах, но и о вотивных дарах, в том числе деревянных ящиках с богато украшенными поверхностями. Дерево не сохранилось, но в ходе раскопок найдены украшавшие их бронзовые пластины, представляющие исключительный художественный интерес. Одна из пластин изображает принесение в жертву героя Кайнея, наделенного бессмертием. По технике исполнения (кованая бронза) она датируется раннеархаической эпохой (630 г. до н.э.), когда отливка бронзы была неизвестна. Несколько более позднему времени (590 г. до н.э.) принадлежит пластина с изображением сцены прощания мужа с женой и ребенком.
При раскопках стадиона и в других местах Олимпии обнаружена не имеющая равных по богатству коллекция оружия. Шлемы, панцири, щиты, поножи являлись трофеями, посвященными Зевсу. Некоторые из них висели на столбах у края беговой площадки, ослепляя своим блеском посетителей стадиона. На пластине щита VII в. до н.э. изображена встреча Менелая, сидящего на троне, с испуганной Еленой. Бронзовые ручки на внутренней стороне щитов украшены рельефами с мифологическими сценами. Это «гербы» знатных греческих родов.
Один из шлемов содержит имя героя греко-персидских войн Мильтиада, победителя при Марафоне (490 г. до н.э.). Два бронзовых шлема, оставляющие открытыми только глаза и рот, интересны нанесенными на них надписями. Одна из них гласит: «Гиерон Дейноменид и сиракузяне [даровали] Зевсу из этрусской добычи у Кум». Другая надпись: «Из этрусской [добычи]». Согласно свидетельствам современни¬ка этой битвы поэта Пиндара и историка I в. до н.э. Диодора Сицилий¬ского, в 474 г. до н.э. у Кум сиракузский правитель Гиерон в союзе с карфагенянами нанес поражение могущественному этрусскому флоту. Надписи на шлемах из Олимпии подтверждают историчность этого события.
На территории священного участка, судя по описанию Павсания, находилось много мраморных и бронзовых статуй и рельефов. Среди них были и так называемые заны — статуи Зевса, поставленные за счет штрафов, налагаемых на атлетов, нарушивших правила состязаний. Другие статуи являлись дарами городов и отдельных жертвователей.
Об одной статуе Павсаний сообщает: «Есть еще мраморный Гермес, который держит на руках малютку Диониса. Это работа Праксителя». День освобождения этой статуи из векового плена — 8 мая 1877 г. был вписан в хронику чудесных открытий как благодаря имени ее творца, так из-за великолепной сохранности мраморной фигуры, утратившей лишь часть правой руки ниже локтя. Юный бог повернул голову к младенцу, которого держит на согнутой левой руке. В этой бытовой жанровой сцене поражает непосредственность ее участников. До открытия статуи Гермеса с младенцем Дионисом в Олимпии о творчестве Праксителя можно было судить только по слабым копиям его творений, одно из которых, найденное в Риме, считалось подлинником. Теперь же художник представлен оригиналом, правда, не самым ценимым в древности. Каковы же должны быть другие?