On ne sait pas pourquoi la période de 4 ans, alias olympiade, a été choisie. La plupart des écrits concernant les origines des jeux proviennent d'historiens du IIe siècle après JC, neuf siècles après les faits, et sont en grande partie mythologiques. Selon l'un d'eux, Pausanias, "dactyl" Herakles et ses quatre frères, Paeonaeus, Epimedes, Iasius et Idas, ont couru à Olympie pour divertir le nouveau-né Zeus, qui a ensuite couronné le vainqueur avec une branche d'olivier , qui est devenu un symbole de paix. Chaque année de l'olympiade (inclusivement) est de célébrer chaque frère. Il s'agit probablement d'une fable tardive inventée pour «expliquer» des traditions dont la véritable source a été oubliée. Ce que peu de choses peuvent être plausiblement extraites des mythes, c'est que les jeux étaient liés au culte des dieux et visaient à promouvoir et à maintenir la paix et la coopération à travers la Grèce.

Le seul lien astronomique connu est que les jeux ont commencé à la pleine lune la plus proche du solstice d'été, qui a marqué le début d'une nouvelle année. La date a été quelque peu modifiée après l'introduction du cycle Metonic c. 432 avant JC. Le cycle métonique est proche d'un multiple commun de l'année solaire et du mois lunaire synodique, et il est de 6 940 jours, soit environ 19 ans. La division donne 365 + 1⁄4 + 1⁄76 jours par an, ce qui revient presque à arrondir la fraction tous les quatre ans. Si cela a joué un rôle dans le choix fait plus tôt, on ne peut que spéculer. S'il y avait quelque chose de lié aux dieux sur lequel tous les Grecs pourraient s'entendre, ce serait ce que l'on voit dans les cieux. Nous savons qu'après trois siècles, les historiens grecs ont commencé à utiliser l'olympiade comme intervalle universel pour calculer le temps indépendamment des conventions individuelles des cités-États.

L'estimation de la durée de l'année tropicale et du mois synodique par Méton, Hipparque et d'autres n'a aucune incidence sur le système des Olympiades de quatre ans. L'utilisation d'une année de 365 jours avec un jour bissextile tous les quatre ans a été introduite par Jules César au premier siècle avant JC. Un calendrier similaire avait déjà été décrété en Égypte en 238 avant JC, mais jamais mis en œuvre. La datation des événements selon les Olympiades remonte au plus tard à Thucydide (5e siècle avant JC).