Durante el reinado de Adriano, el estadio se remodeló para las luchas de gladiadores que tanto gustaban a los romanos. Más tarde, Herodes Ático construyó un nuevo estadio de mármol pentélico entrado el siglo II d.C. Posteriormente se abandonó y ya en el siglo XIX lo excavó Ernst Ziller. Lo restauró Anastasios Metaxas y se terminó en 1895 para dejarlo listo de cara a los Juegos Olímpicos.
La pista ovalada del Estadio Panathinaiko tiene capacidad para 50.000 personas. Aunque no se usa para competiciones oficiales, sí que tuvo su importancia durante los recientes Juegos de 2004 en Atenas. Se utilizó como sede del tiro con arco y como lugar de llegada de la maratón olímpica.