Η πιο διάσημη αρχαία πόλη του Ολύμπου ήταν το Δίον, χτισμένη στους ανατολικούς πρόποδες του βουνού, τέσσερα χιλιόμετρα σε ευθεία γραμμή από την κορυφή των θεών. Στην ιερή πόλη των Μακεδόνων υψωνόταν ο μεγαλοπρεπής ναός του Ολυμπίου Διός, στον οποίο θυσίασε ο Αλέξανδρος, την άνοιξη του 334 π.Χ., πριν αναχωρήσει με τους 30.000 Μακεδόνες για τη μεγάλη ασιατική εκστρατεία. Στην ιερή πόλη του Δίου, ο Μακεδόνας βασιλιάς έστησε 26 χάλκινους ανδριάντες, έργα του διάσημου γλύπτη Λύσιππου, που απεικόνιζαν τους πεσόντες αξιωματικούς του στη μάχη του Γρανικού. Στη σκιά του Ολύμπου τελούνταν το εννιάμερο πανηγύρι προς τιμήν του Διός και των Ολυμπιάδων και Πιερίδων Μουσών (μια μέρα για κάθε Μούσα) και στο θέατρο της πόλης παρουσίασε τις τραγωδίες του ο μεγάλος ποιητής Ευριπίδης. Στα χρόνια της ρωμαιοκρατίας γνώρισε μεγάλη ακμή, που διατηρήθηκε και στα βυζαντινά χρόνια. Οι ανασκαφές, υπό τη διεύθυνση του καθηγητή αρχαιολογίας του ΑΠΘ Δημήτρη Παντερμαλή, έφεραν στο φως καταπληκτικά ευρήματα και ανέδειξαν το εύρος και τον πλούτο της πόλης. Η αρχαία πόλη διασχίζονταν από μεγάλους και πλατείς πλακόστρωτους δρόμους και περιβάλλονταν με ισχυρό τείχος που χτίστηκε τον 4ο π.Χ. αιώνα και επισκευάστηκε αρκετές φορές ως τη βυζαντινή εποχή. Από τα καλύτερα κτίρια που ερευνήθηκαν, είναι τα ρωμαϊκά λουτρά, το ωδείο και η έπαυλη του Διονύσου, μια κατοικία με θαυμάσια επιδαπέδια ψηφιδωτά κ.ά. Στα νότια της πόλης, έξω από το τείχος, αποκαλύφθηκαν τα ιερά του Δίου, κέντρα λατρείας των Μακεδόνων: ο ναός του Ολυμπίου Διός, κοντά στο ρωμαϊκό θέατρο, το ιερό της Δήμητρας και το ιερό της Ίσιδας. Στο ιερό της Αιγύπτιας θεάς βρέθηκαν, όρθια στα βάθρα τους, αρκετά αγάλματα, μεταξύ των οποίων και της Αφροδίτης Υπολυμπιδίας, δηλαδή της θεάς που λατρευόταν κάτω από τον Όλυμπο. Αποκαλύφθηκαν επίσης και τα ερείπια δύο θεάτρων, όπου τελούνταν «σκηνικοί» αγώνες και άλλες εκδηλώσεις. Το ένα ανήκει στην ελληνιστική εποχή κι είχε πήλινες κερκίδες και το άλλο χτίστηκε τον 2ο π.Χ. αιώνα, στα ρωμαϊκά χρόνια. Στο παλιότερο θέατρο, που μετασκευάστηκε με ξύλινες κερκίδες, γίνονται οι εκδηλώσεις του Φεστιβάλ Ολύμπου, αλλά και ένας Σε μικρή απόσταση έξω από το δυτικό τείχος, αποκαλύφθηκε ένας λαμπρός μακεδονικός τάφος, με καμαρωτή στέγη και διακοσμήσεις που παριστάνουν μαχόμενους ιππείς και προτομές λιονταριών, χτισμένος γύρω στο 300 π.Χ., ανήκε σε Μακεδόνα αξιωματούχο της Πιερίας. Από την περιοχή του Ολύμπου πέρασε τον 1ο αιώνα ο Απόστολος Παύλος, διαδίδοντας το χριστιανισμό, ενώ μεγάλοι ναοί που χτίστηκαν στους χώρους των αρχαίων χτισμάτων, δείχνουν την κατίσχυση του χριστιανισμού στα παλαιοχριστιανικά χρόνια. Μια από τις μεγάλες παλαιοχριστιανικές βασιλικές του 5ου αιώνα ανασκάφτηκε στον αρχαιολογικό χώρο του Δίου. Τα πλούσια ευρήματα των ανασκαφών του Δίου (γλυπτά –μαρμάρινα και χάλκινα, ψηφιδωτά, αγγεία, κοσμήματα κλπ.) στεγάζονται στο διώροφο αρχαιολογικό μουσείου του Δίου. Ανάμεσα στα θαυμαστά εκθέματα ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η ύδραυλις του Δίου, ένα αρχαίο μουσικό όργανο (σώθηκαν οι χάλκινοι αυλοί και οι πλάκες που τους συγκρατούσαν), που χρονολογείται στον 1ο π.Χ. αιώνα. Είναι το παλαιότερο μουσικό όργανο που σώθηκε, από το οποίο προήλθε το εκκλησιαστικό όργανο της Δύσης. Στο μουσείο εκτίθενται και αρχαιολογικά ευρήματα από την ευρύτερη περιοχή του Δίου και του Ολύμπου. Στο υπόγειο λειτουργεί διδακτική έκθεση που απευθύνεται σε μαθητές και φοιτητές με θέμα την καθημερινή ζωή των αρχαίων στο Δίον.
