Возникновение ольмекской культуры относят примерно ко второму тысячелетию до н. э. Согласно более поздним археологическим исследованиям, она могла быть развита из раннеземледельческих культур Центральной Америки, которые постепенно эволюционировали из кочевых культур в результате изменения природных условий. Древнейшие кочевые племена Южной и Центральной Америки, по мнению ученых, пришли из Азии в то время, когда между этими континентами еще существовала сухопутная связь. По мнению палеоантропологов, на территорию Центральной Америки во время последнего ледникового периода могли попасть и представители негроидной расы. Это некоторым образом объясняет черты лица, отраженные в гигантских ольмекских головах. Другие исследователи полагают, что на мезо-американскую территорию могли попасть водным путем древние австралийцы и европейцы. Возможно, ольмекская цивилизация появилась и вовсе в результате смешения выходцев из различных континентов.
В 1200—900 гг. до н. э. основное поселение ольмеков (в Сан-Лоренцо) было заброшено: вероятно, в результате внутреннего мятежа. «Столица» ольмекского царства переместилась в Ла-Венту, расположенную на 55 миль восточнее, среди болот у реки Тонала. Ольмекское поселение в Ла-Венте существовало в 1000—600 гг. до н. э. или в 800–400 гг. до н. э. (согласно различным данным исследований).
Ольмеки покинули восточные части своих земель около 400 г. до н. э. Среди возможных причин — изменение климата, извержения вулканов и захват части ольмеков представителями других цивилизаций. К последним столетиям до нашей эры археологи относят даты, высеченные ольмеками на каменных стелах и статуэтках. Это наиболее древние письменные даты, найденные на территории Центральной Америки, древнее, чем письменность цивилизации майя. Когда были обнаружены ольмекские артефакты с датами, исследователи после долгих споров пришли к выводу, что майя заимствовали свою письменность и свой календарь у ольмеков.
Интересно, что многие каменные статуи и гигантские головы, принадлежащие ольмекской культуре, были намеренно повреждены еще в древности: возможно, самими ольмеками. Кроме того, некоторые изваяния в то же древнее время были явно передвинуты из своих первоначальных мест или так же целенаправленно засыпаны землей, после чего «могилу» облицовывали плиткой или разноцветной глиной.
Некоторые исследования говорят о том, что расцвет ольмекской цивилизации приходится на I век до н. э. — I век н. э. Именно этим периодом датированы все образцы ольмекской письменности, а также наиболее совершенные предметы искусства. Таким образом, ольмеки и майя какое-то время сосуществовали рядом друг с другом.