關於希臘神話最古老的文字記載是荷馬所寫的《伊利亞德》和《奧德賽》，但目前學術界對於荷馬的生平和是否真有荷馬這個人的存在都沒有定論，也因此這兩部史詩形成的時間沒有辦法確定，只能估計大約介於公元前8世紀到公元前12世紀之間。它們記載的是希臘聯軍對抗特洛伊人的故事，在這場長達10年的戰爭中，希臘諸神經常介入其中，所以也可以說它是一場人與神的戰役。《奧德賽》一書中有很多冒險情節，被視為是古代希臘人在愛琴海一帶遊歷探險事跡的浪漫寫照。
另一個記載希臘神話的重要詩人是赫西歐德，他出生的年代略晚於荷馬，約在公元前7世紀中葉到公元前8世紀中葉。他所寫的《神譜》一書以系統化的方式將散亂的民間古老口頭傳說整理出一個體系，替神族梳理出一套祖譜，其中記載了世界的形成、神的起源、神族的演化等等故事，由於早期的神明大多象徵著某一種自然現象（社會現象化身的神，例如戰爭之神、商業之神等等是較晚之後才出現的），所以這些神話故事被視為是在科學不發達的時代人類解釋自然現象的一種方法，例如閃電與雷擊是天神宙斯在發威，在海上興風作浪的是海神波塞冬，四季的變化和作物的生長則與農業女神狄密特有關。赫西歐德的另一本書《工作與度日》是一本道德方面的詩集，書中包含有男性人類的創造者普羅米修斯和世間第一個女人潘朵拉的故事。除了荷馬與赫西歐德之外，許多古希臘時代的詩人、劇作家以及學者也都在他們的著作中記錄了希臘的神話故事。
希臘神話故事除了透過文獻資料流傳下來之外，另一個來源是考古研究。邁錫尼文明在1876年被德國人海因裡希·施裡曼所發掘，克裡特島的邁諾安文明也在1900年被英國考古學家阿特·伊凡斯所發現。考古挖掘出來的文物，尤其是瓶繪，記錄了很多神話故事的內容。這些考古瓶繪說明了圖像對於神話故事的描述早於文字記載，另外有些瓶繪所描述的神話故事不存在於任何文獻資料中。
希臘神話是希臘人多神信仰的寫照，多神信仰得以在希臘發展主要可以歸因於希臘城邦的獨立性，每一個城邦均有其各自崇拜的神明。希臘人的生活與信仰緊密結合，許多源自於古希臘的活動原本都具有宗教的意涵，例如奧林匹克運動會原來是崇敬天神宙斯的儀式，而戲劇的出現則是為了歌頌酒神，因應戲劇的需要，則有了劇場建築的出現。
希臘神話故事在公元前5世紀透過伊特魯斯坎人傳入羅馬人的社會中，羅馬人將其融入自身的神話體系，並且藉助羅馬帝國的擴張將其傳播到歐洲大陸。儘管在基督教信仰獨大的中世紀神話因為被視為異端，而禁止被表現，但在文藝復興時期，古希臘羅馬文化重新被重視，一直到今天，希臘羅馬神話流傳到世界各地，成為藝術、文學等各文化領域裡探討的重要主題。