Μια αρχαία παράδοση έλεγε ότι ο βασιλιάς της Θεσσαλίας Δευκαλίων, αυτός που επέζησε σε κιβωτό από τον κατακλυσμό, ίδρυσε στο Δίον βωμό προς τιμήν του Ολυμπίου Διός. Για τους Μακεδόνες αυτός ο βωμός ήταν ο πιο ιερός σ’ ολόκληρη τη χώρα. Σ’ αυτόν θυσίαζαν οι βασιλιάδες τους για να γιορτάσουν τη μακεδονική πρωτοχρονιά στα τέλη του Σεπτέμβρη, για να κάνουν την τελετουργική πράξη της κάθαρσης του στρατού κάθε άνοιξη και να πανηγυρίσουν τις μεγάλες τους νίκες. Εδώ τέλεσε κι ο Αλέξανδρος μεγαλοπρεπείς θυσίες ξεκινώντας το 334 π.Χ. για την Ασία.

 Το τέμενος του Ολυμπίου Διός αρχικά ήταν ένα άλσος, το οποίο απέκτησε αρχιτεκτονική μορφή στα ελληνιστικά χρόνια. Η έκτασή του ορίζεται από έναν περίβολο, ο οποίος σώζεται σε αρκετά σημεία. Μία στοά με πρόπυλο στο μέσον χώριζε την περιοχή του βωμού από την ευμεγέθη αυλή στα δυτικά. Εξέχουσα θέση στο ανατολικό τμήμα του ιερού κατείχε ο επιμήκης βωμός, ένα κτίσμα μήκους 22 μέτρων, κατασκευασμένο με λαξευμένους πωρόλιθους και γέμισμα από πλίνθους, το οποίο κτίστηκε τον 4ο αι. π.Χ. πιθανότατα στη θέση παλαιότερων βωμών. Μπροστά του υπήρχαν τρεις σειρές έντεκα πώρινων βάσεων με χάλκινους κρίκους για το δέσιμο των ζώων στις θυσίες. 

Μέσα στο ιερό τέμενος ήταν στημένα τα χάλκινα επιχρυσωμένα αγάλματα των Μακεδόνων βασιλέων, από τα οποία σώθηκαν μόνο το μαρμάρινο βάθρο του Κασσάνδρου και ένα τμήμα βάθρου του Περσέα. Εδώ είχε προφανώς τοποθετηθεί και το περίφημο έργο του Λυσίππου, το σύνταγμα των χάλκινων ιππέων, που αφιέρωσε στο ιερό ο Μ. Αλέξανδρος προς τιμή των εταίρων που σκοτώθηκαν στη μάχη του Γρανικού το 334 π.Χ. 

Το διάσημο ιερό των Μακεδόνων πυρπολήθηκε το καλοκαίρι του 219 π.Χ. από το στρατό των Αιτωλών. Ο διαβόητος στρατηγός τους Σκόπας κατέστρεψε τα κτήρια και σώριασε στο χώμα τα αγάλματα των βασιλέων. Οι Μακεδόνες του Δίου ξαναέστησαν το ιερό του και έθαψαν σε λάκκους πολλά από τα κατεστραμμένα αναθήματα. Στις πρόσφατες ανασκαφές βρέθηκαν τέτοιοι λάκκοι που περιείχαν εκτός των άλλων και πολύτιμες για την ιστορία της Μακεδονίας βασιλικές επιγραφές. Ανάμεσά τους περιλαμβάνονται η επιστολή του Φιλίππου Ε΄ προς τους Φεραίους και τους Δημητριείς, η συνθήκη συμμαχίας ανάμεσα στον Φίλιππο Ε΄ και τους Λυσιμαχείς, η κεφαλίδα του κειμένου της συνθήκης μεταξύ του Περσέα και των Βοιωτών, κ.α.