Élevé au centre du sanctuaire sur une large terrasse, le temple de Zeus se devait d'impressionner le pèlerin. De fait, même à terre (depuis le séisme qui le détruisit au 6e s.), les énormes tambours de ses colonnes, alignés, laissent le visiteur pantois. Sur 70 m de longueur et 29 m de largeur, le temple alignait 6 colonnes doriques en façade et 13 sur chacun des grands côtés. Le décor était à l'avenant, avec notamment la colossale merveille de Phidias qui se dressait dans la cella.