Το Αρχαιολογικό Μουσείο της Ολυμπίας, από τα σημαντικότερα της Ελλάδας, παρουσιάζει τη μακραίωνη ιστορική εξέλιξη ενός από τα λαμπρότερα ιερά της αρχαιότητας, που ήταν αφιερωμένο στον πατέρα των θεών και των ανθρώπων, τον Δία, και αποτέλεσε την κοιτίδα των Ολυμπιακών Αγώνων. Περιλαμβάνει τη μόνιμη έκθεση ευρημάτων από τις ανασκαφές στον ιερό χώρο της Άλτεως, τα οποία χρονολογούνται από τα προϊστορικά έως και τα πρώτα χριστιανικά χρόνια. Από το σύνολο των, ανεκτίμητης αξίας, εκθεμάτων σημαντικότερη είναι η έκθεση των γλυπτών, για την οποία είναι κυρίως γνωστό το μουσείο, καθώς και η συλλογή χάλκινων αντικειμένων, που είναι η πλουσιότερη στον κόσμο και απαρτίζεται από όπλα, ειδώλια και άλλα αντικείμενα, ενώ ιδιαίτερα σημαντικά είναι και τα ευρήματα της μεγάλης πηλοπλαστικής. Το κτηριακό συγκρότημα του Μουσείου αποτελείται από εκθεσιακούς, βοηθητικούς και αποθηκευτικούς χώρους. Ο εκθεσιακός χώρος περιλαμβάνει τον προθάλαμο και δώδεκα αίθουσες, που όλες φιλοξενούν τη μόνιμη έκθεση ευρημάτων, προερχομένων από την ιερή Άλτι. Οι βοηθητικοί-λειτουργικοί χώροι για την εξυπηρέτηση των επισκεπτών (αναψυκτήριο, χώροι υγιεινής κ.ά.) βρίσκονται στην ανατολική πτέρυγα του Μουσείου, ενώ το πωλητήριο λειτουργεί σε ξεχωριστό οικοδόμημα, ανάμεσα στο μουσείο και στον αρχαιολογικό χώρο. Το Μουσείο διαθέτει αποθηκευτικούς χώρους, που καταλαμβάνουν τμήμα της ανατολικής πτέρυγας και του υπογείου, καθώς και εργαστήρια συντήρησης πήλινων, χάλκινων, λίθινων αντικειμένων, ψηφιδωτών και μικροευρημάτων. Το Αρχαιολογικό Μουσείο Ολυμπίας, που εποπτεύεται από τη Ζ΄ Εφορεία Προϊστορικών και Κλασικών Αρχαιοτήτων, αποτελεί ένα ζωντανό οργανισμό, ο οποίος, ιδιαίτερα μετά την αναμόρφωσή του το 2004, με την ευκαιρία των Ολυμπιακών Αγώνων της Αθήνας, φιλοδοξεί να παρουσιάσει στον επισκέπτη τη μακραίωνη ιστορία του ιερού, σύμφωνα με τις νέες μουσειολογικές αντιλήψεις.

Μέσα από την πληθώρα των ευρημάτων, που παρουσιάζονται στη μόνιμη έκθεση του Αρχαιολογικού Μουσείου Ολυμπίας, ο επισκέπτης παρακολουθεί τη χρονολογική εξέλιξη και την ιστορία του μεγάλου πανελλήνιου ιερού από την Πρώιμη Εποχή του Χαλκού έως και τον 6ο-7ο αι. μ.Χ. Εξέχουσα θέση κατέχει ο γλυπτός διάκοσμος του ναού του Δία, τα αετώματα και οι μετόπες, που αποτελούν τα σημαντικότερα δείγματα αυστηρού ρυθμού στην ελληνική τέχνη. Από τα πλέον σημαντικά εκθέματα είναι η Νίκη του Παιωνίου, καθώς και ο Ερμής του Πραξιτέλη. Στο μουσείο φιλοξενείται η πλουσιότερη συλλογή χάλκινων αντικειμένων στον κόσμο. Η έκθεση, που πρόσφατα αναμορφώθηκε, είναι χρονολογικά δομημένη και καταλαμβάνει τις δώδεκα αίθουσες του εκθεσιακού χώρου. Σκοπός της είναι η καλύτερη προβολή των εκθεμάτων, η πληρέστερη πληροφόρηση με απλό και ταυτόχρονα επιστημονικό τρόπο, αλλά και η καλύτερη παροχή υπηρεσιών στον επισκέπτη, σύμφωνα με τις αρχές της σύγχρονης μουσειολογίας. Παρέχει πλήρη εικόνα της ιστορικής εξέλιξης του ιερού αλλά και της λαμπρής πορείας της αρχαίας ελληνικής τέχνης και προσφέρει πλήρη ενημέρωση για τα εκθέματα με τη βοήθεια του πλούσιου εποπτικού υλικού, όπως κείμενα, σχέδια, χάρτες, φωτογραφίες, αναπαραστάσεις και προπλάσματα μνημείων.