Статую Фидий исполнил в хрисоэлефантинной технике: открытые части тела были выложены пластинами слоновой кости, одеяния отлиты из золота, а основа скульптуры была деревянной. Высота статуи достигала около 17 метров в высоту. Если бы бог «поднялся», его рост намного бы превысил высоту самого храма. Путешественники, видевшие Зевса в Олимпии, называют удивительным сочетание в его лике властности и милосердия, мудрости и доброты. В руке громовержец держал статую Ники (символ победы). Из золота и слоновой кости был сделан и богатейший трон Зевса. Спинку, подлокотники и подножие украшали рельефы из слоновой кости, золотые украшения и изображения богов и богинь Олимпа. Нижние стенки трона покрывали рисунки Панэна, его ножки — изображения танцующих Ник. Ноги Зевса, обутые в золотые сандалии, покоились на скамье, украшенной золотыми львами.
Перед постаментом статуи пол был выстлан темно-синим элевсинским камнем, высеченный в нем бассейн для оливкового масла должен был сберегать слоновую кость от рассыхания. Проникавший в двери темного храма свет, отражаясь от гладкой поверхности жидкости в бассейне, падал на золотые одежды Зевса и освещал его главу; вошедшим казалось, что сияние исходит от самого лика божества.
В конце 4 в. статуя Зевса была перевезена в Константинополь и установлена на столичном ипподроме, где погибла во время одного из пожаров.