Различные экспедиции, которые снаряжались на поиски и исследование артефактов в первой половине XX в, приводили к множеству новых открытий, однако некоторые свидетельства существования ольмекской культуры сначала ошибочно были приписаны культуре майя из-за схожести ликов.
Археологам приходилось добираться до остатков древних поселений и каменных скульптур по непроходимым джунглям, тропическим рекам и болотам, подниматься в горы: следы древней цивилизации оказались к тому времени уже достаточно сильно отрезаны от современных поселений и дорог. Это усложняло исследования, но постепенно на основе новых сведений ученым открывалась все более ясная картина существования ольмекской цивилизации. Стилизованные маски и человеческие фигуры, вытесанные на стелах и каменных ящиках, по мнению исследователей, являются изображениями богов, которых почитали ольмеки. А в найденной в Ла-Венте роскошной гробнице погребен, предположительно, правитель ольмеков, живший за 9—10 столетий до появления в этих местах ацтеков. В саркофагах и гробницах археологи находили украшения и статуэтки, необычные инструменты.
Пирамиды ольмеков, вероятно, служили храмовыми комплексами. Они были устроены не по «обычной» пирамидальной форме, а с круглым основанием, от которого «отходило» несколько округлых «лепестков». Такую форму ученые объясняют сходством с вулканическими холмами, сохранившимися после извержений: ольмеки полагали, что в вулканах живут боги огня, и храмовые комплексы в честь тех же богов сооружали по подобию потухших вулканов. Сами пирамиды были устроены из глины и облицованы известковым раствором.
Облик ольмеков можно предположительно восстановить по многочисленным найденным изваяниям: глаза монголоидного типа, приплюснутый нос, пухлые уплощенные губы. Скульптуры имеют целенаправленно деформированные головы. Более точные сведения могли быть получены по обнаруженным в усыпальницах останкам ольмеков, однако ни одного целого скелета не сохранилось.
Согласно легендам ацтеков, ольмеки прибыли в места своего обитания на лодках, с северного берега. В месте, где сейчас расположен город Панутла, они оставили лодки и пошли по указанию богов до местности Тамоанчан (в переводе с языка майя — «страна дождя и тумана»), где и основали свою цивилизацию. В других индейских легендах нет объяснений появлению ольмекской цивилизации: говорится только, что ольмеки обитали в тех местах с древних времен.
По мнению норвежского исследователя Тура Хейердала, ольмекская цивилизация могла быть привнесена в Центральную Америку из Средиземноморья и Древнего Египта. На это указывают не только индейские легенды, но и сходство ольмекских сооружений, письменности, искусства мумификации с аналогичными свидетельствами культур Старого Света. Такое предположение объясняло бы тот факт, что при археологических исследованиях не было найдено признаков эволюции ольмекской цивилизации: она будто возникла в уже процветающем виде и так же внезапно оборвала свое существование. Однако это тоже всего лишь предположение. Многие ученые по-прежнему уверены, что цивилизации в разных частях Земли могли развиваться по аналогичной схеме, находясь в абсолютной изоляции друг от друга.