Deshalb führte das Deutsche Archäologische Institut nach einem 1992 erarbeiteten Masterplan in den letzten Jahren zahlreiche Restaurierungsmaßnahmen und partielle Wiedererrichtungen unter Verwendung der originalen, erhaltenen Bauteile (sog. Anastilosis) durch. Bereits 2004 konnte den Besuchern die dritte Dimension des Zeus-Tempels durch die Wiederaufrichtung einer Säule vor Augen geführt worden.

Die nächste Stufe der Restaurierung wurde nun Ende November 2012 erfolgreich abgeschlossen. Ziel war es, den Bereich der westlichen Rückhalle des Tempels, den sog. Opisthodom, den Besuchern verständlich zu präsentieren. Zuerst mussten für den teilweisen Wiederaufbau des Opisthodoms 38 Architekturbauteile umgelagert werden, die im Zuge der Grabungen des 19. Jahrhunderts dort liegen geblieben waren. Dabei wurden Säulentrommelfragmente und undefinierbare Bruchstücke (wahrscheinlich Hinterfütterungssteine des Frieses) parallel der nordsüdlich verlaufenden Straße vor dem antiken Versturz gelagert, 12 Wandquader hingegen auf die oberste, bereits sichtbare Schicht des Wandfundamentes (Toichobat) der Westmauer der Cella aufgesetzt. Erst durch diese Aufräumarbeiten und den Abschluß der Wandquaderreihe ist die räumliche Erfahrung des Opisthodoms wieder möglich.

Die gut erhaltenen Orthostaten (große, aufrecht stehende Steinblöcke der untersten Lage eines Mauerwerks) der westlichen Ante (vorgezogene Mauerzunge) wurden vom Steinmetz und Restaurator F. Beuthan gereinigt. Die fehlende nördliche Ecke wurde mit einer Titanbewehrung und der schon in den früheren Restaurierungen bewährten Kunststeinmischung ›in Bosse‹ angegossen und anschließend der antiken Oberfläche angeglichen.

Der Stylobat des Opisthodoms wurde von dem Befall durch Flechten und Moose befreit und feine Risse, aber auch einige tiefe Löcher ebenfalls mit einer feineren Mischung des Kunststeins geschlossen, um Eindringen von Feuchtigkeit und dadurch bedingte Schäden für die nächste Zeit zu verhindern. Ein großes Stück der südlichen untersten Trommel der Ophisthodomsäule lag zwar noch in situ, war aber in drei Teile gebrochen. Diese wurden mit profilierten Titanstäben verbunden und das fehlende Stück mit titanbewehrtem Kunststein ergänzt. Abschließend erfolgte dort die Ausarbeitung der Kanneluren in antiker Manier mit der Hand.

Die beiden Ophistodom-Kapitelle, die im Westen vor den Tempel lagen, wurden ebenfalls gereinigt und in oben genannter Weise restauriert, aber nicht ergänzt. Mitte Oktober fand die Versetzung der fünf restaurierten Architekturteile mit einem fünfachsigen Schwerlastkran statt. Der Kran musste zentimetergenau zwischen die verstürzten Bauteile im Westen vor dem Tempel rangiert werden, um die notwendige Transportdistanz von etwa 35 m und maximal 7 m Höhe überwinden zu können.

Der untere Teil des nördlichen Antenkapitells, ein Fragment von etwa 2 t Gewicht, wurde auf die restaurierte westlichen Ante aufgesetzt, wobei das Kapitell natürlich ursprünglich etwa 8 m höher lag. Bauteile, die nicht in originaler Position versetzt werden können, müssen nach der Vorgabe des Referats für Anastilosis des griechischen Kulturministeriums mit einem Abstand zu den benachbarten Bauteilen aufgestellt werden. Dieser Abstand wurde technisch durch Abstandshalter mit insgesamt 15 cm Höhe erreicht, die aus 11 mm Rohr und 15 x 15 cm messenden Basisplatten zur besseren Druckverteilung auf dem relativ weichen Muschelkalk bestehen und aus extrem korrosionsresistentem Chrom-Molybdän-Stahl (ASTM 316L) in Griechenland gefertigt wurden. Die statische Dimensionierung der Abstandshalter und die Berechnung der Erdbebensicherheit übernahm der Statiker K. Zambas. Um den antiken Muschelkalk nicht zu stark mit dem modernen, glänzenden Stahl zu kontrastieren, behandelte man dessen Oberflächen mit einem feinen Sandstrahl, wodurch eine matte Ansicht erreicht wurde.

Die nunmehr als ein Bauteil wiederhergestellte südliche untere Säulentrommel wurde an ihren ursprünglichen Platz versetzt. Mit Abstandshaltern musste die oberste Säulentrommel darauf platziert werden. Zuoberst schließlich wurde das fast 7 t  schwere südliche Ophistodom-Kapitell, das am besten erhaltene des Tempels, gesetzt. Das nördliche Ophistodom-Kapitell wurde aufgrund fehlender originaler Bauteile der dazugehörenden Säule mit Abstandshaltern direkt auf den Stylobat gestellt. Damit präsentiert sich dem Besucher der Opisthodom wieder als Raum und die beiden allein durch Ihre Größe eindrucksvollen und gut erhaltenen Kapitelle sind aus der Nähe erfahrbar.

Die Aufsicht über die Restaurierung lag zunächst bei dem Bauforscher der Olympia-Grabung K. Herrmann und wurde ab Mai 2010 vom Bauforscher der Athener Abteilung des DAI, N. Hellner, übernommen. Die aktuellen Maßnahmen wurden im Mai 2011 von dem Zentralen Archäologischen Rat des griechischen Kulturministeriums genehmigt und großzügig von der A.G. Leventis Foundation finanziert.