Στη δυτική Πελοπόννησο, στην πανέμορφη κοιλάδα του ποταμού Αλφειού, άνθισε το πιο δοξασμένο ιερό της αρχαίας Ελλάδας, που ήταν αφιερωμένο στον πατέρα των θεών, τον Δία. Απλώνεται στους νοτιοδυτικούς πρόποδες του κατάφυτου Κρονίου λόφου, μεταξύ των ποταμών Αλφειού και Κλαδέου, που ενώνονται σε αυτή την περιοχή. Παρά την απομονωμένη θέση της κοντά στη δυτική ακτή της Πελοποννήσου, η Ολυμπία καθιερώθηκε στο πανελλήνιο ως το σημαντικότερο θρησκευτικό και αθλητικό κέντρο.
Εδώ γεννήθηκαν οι σπουδαιότεροι αγώνες της αρχαίας Ελλάδας, οι Ολυμπιακοί, που γίνονταν κάθε τέσσερα χρόνια προς τιμήν του Δία, ένας θεσμός με πανελλήνια ακτινοβολία και λάμψη από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. Η απαρχή της λατρείας και των μυθικών αναμετρήσεων που έλαβαν χώρα στην Ολυμπία χάνεται στα βάθη των αιώνων. Οι τοπικοί μύθοι σχετικά με τον ισχυρό βασιλιά της περιοχής, τον ξακουστό Πέλοπα, και τον ποτάμιο θεό Αλφειό, φανερώνουν τους ισχυρούς δεσμούς του ιερού τόσο με την Ανατολή όσο και με τη Δύση.
Τα παλαιότερα ευρήματα στο χώρο της Ολυμπίας εντοπίζονται στους νότιους πρόποδες του Κρονίου λόφου, εκεί όπου αναπτύχθηκαν τα πρώτα ιερά και οι προϊστορικές λατρείες. Μεγάλος αριθμός οστράκων, που χρονολογούνται στην Τελική Νεολιθική εποχή (4η χιλιετία π.Χ.), βρέθηκαν στο βόρειο πρανές του σταδίου.
Ίχνη κατοίκησης και των τριών περιόδων της Εποχής του Χαλκού έχουν εντοπισθεί στην ευρύτερη περιοχή της Άλτεως και του Νέου Μουσείου. Στην Πρωτοελλαδική ΙΙ περίοδο (2800-2300 π.Χ.) κατασκευάσθηκε μεγάλος τύμβος, που αποκαλύφθηκε στα κατώτερα στρώματα του Πελοπίου, και στην Πρωτοελλαδική ΙΙΙ περίοδο (2150-2000 π.Χ.) οικοδομήθηκαν τα πρώτα αψιδωτά κτήρια του οικισμού. Σύμφωνα με την αρχαία παράδοση, τον 11ο αιώνα π.Χ. στην ευρύτερη περιοχή της Ολυμπίας εγκαταστάθηκαν οι Αιτωλοί, με αρχηγό τον Όξυλο, οι οποίοι ίδρυσαν το κράτος της Ήλιδας.
Προς τα τέλη της μυκηναϊκής εποχής πιθανότατα διαμορφώθηκε και το παλαιότερο πρωτόγονο ιερό, αφιερωμένο σε τοπικές και πανελλήνιες θεότητες.