Merkittävimpiin museoesineisiin kuuluvat muun muassa "Praksiteleen Hermes" eli Praksiteleen veistämä Dionysos-lasta kantavaa Hermestä esittävä veistos; "Paionioksen Nike" eli Paionioksen veistämä siivekästä voitonjumalatar Nikeä esittävä veistos, joka on vaikuttanut suuresti aiheen esityksiin myöhemmässä taiteessa; Zeuksen temppelin päätykolmiokoristelujen ja metooppien jäänteet, mukaan lukien länsipään ryhmän keskellä oleva nuorta Apollonia esittävä veistos; Heran temppelin, Metroonin ja Herodes Atticuksen Nymfaionin kuvapatsaat; Zeusta ja Ganymedestä esittävä patsas; sekä Miltiades nuoremman Marathonin taistelussa vuonna 490 eaa. käyttämä kypärä, jonka piirtokirjoitus ilmoittaa hänen antaneen sen taistelun jälkeen votiivilahjana Zeukselle.