Το Αρχαιολογικό Μουσείο Ολυμπίας, σε σχέδια και αυτό του Πάτροκλου Καραντινού, είναι από τα σημαντικότερα της Ελλάδας και αυτό γιατί είναι συνδεδεμένο με τον τόπο γέννησης των Ολυμπιακών Αγώνων και φυσικά γιατί αφηγείται την ιστορία ενός από τα πιο σημαντικά ιερά αφιερωμένο στον Δία. Το μουσείο ολοκληρώνει την επίσκεψη στον αρχαιολογικό χώρο της αρχαίας Ολυμπίας. Είναι σαν να μπαίνουν πολλά κομμάτια στη θέση τους. Θα βγείτε από τον αρχαιολογικό χώρο και θα περάσετε απέναντι παίρνοντας το μονοπάτι για το μουσείο ανάμεσα σε πλούσια φύση και με το κελάρυσμα του ποταμού Κλαδέου συντροφιά.
Υπάρχει και μονοπάτι που σας βγάζει από τον οικισμό απευθείας στο μουσείο. Οι συλλογές του περιλαμβάνουν εκθέματα από τα προϊστορικά έως και τα πρώτα χριστιανικά χρόνια με πιο διάσημη την έκθεση των γλυπτών και τη συλλογή χάλκινων αντικειμένων, που είναι η πλουσιότερη στον κόσμο και περιλαμβάνει όπλα, ειδώλια και άλλα αντικείμενα. Την παράσταση κλέβει το συγκλονιστικό άγαλμα της Νίκης του Παιωνίου με την φοβερή κίνηση, μάλιστα το δύσκολο έργο του στησίματος του αγάλματος έγινε από τον γνωστό γλύπτη Στέλιο Τριάντη, όπως επίσης και ο γλυπτός διάκοσμος του ναού του Δία και φυσικά ο ξακουστός Ερμής του Πραξιτέλη που αποτελεί την ιδανική εικόνα της κλασικής ομορφιάς και γλυπτικής.
Το άγαλμα μάλιστα προστατεύεται με πρωτοποριακό αντισεισμικό σύστημα που έχει τοποθετηθεί στη βάση του. Άλλα εκθέματα που εντυπωσιάζουν είναι το αέτωμα του θησαυρού των Μεγαρέων και τα αντικείμενα της μεγάλης πηλοπλαστικής όπως το σύμπλεγμα Δία-Γανυμήδη.