To maskerte ranere stjal 68 gjenstander fra museet i Olympia (se kart nederst i saken) fredag morgen.
Gjenstandene skal ha vært av «uvurderlig» verdig, sier borgermesteren i Olympia, Thymios Kotzias, til gresk radio.
De to ranerne overmannet museets eneste kvinnelige vakt da hun kom for å starte på morgenskiftet fredag.
– Det var to av dem og de hadde et skytevåpen. De overmannet vakten ved vaktskiftet klokken 07.00, etter at de allerede hadde satt alarmen ut av spill, sa borgermester Thymios Kotzias.
De antikke olympiske leker
Olympia var stedet der de antikke olympiske leker ble arrangert og besøkes hvert år av flere hundre tusen turister.
Museet huser gjenstander som ble brukt under det olympiske lekene, som ble arrangert fra 776 f.Kr. til 393 e.Kr.
Borgermesteren sier at de må vente på arkeologenes vurderinger, men slår allerede fast at gjenstandene var av «uvurderlig» verdi.
Likevel var det ikke de aller fineste gjenstandene i Olympia som er forsvunnet.
Museet som ble ranet er bymuseet i Olympia, mens de fineste gjenstandene befinner seg på det bedre bevoktede hovedmuseet i byen.
Andre tyveri på kort tid
En regjeringskilde opplyser til nyhetsbyrået AFP at kulturminister Pavlos Geroulanos umiddelbart leverte inn sin avskjedssøknad.
Det er ikke klart om statsminister Lucas Papademos har godtatt avskjeden.
Ranet i Olympia er det andre store kunsttyveriet i Hellas på en måned
I januar ble et maleri av Pablo Picasso, samt malerier av Piet Mondrian og den italienske 16-hundrtallskunstneren Moncalvo stjålet fra et Nasjonalgalleriet i Athen.
Da var det redusert sikkerhet ved museet på grunn av en streik.
Det greske kulturdepartementet har, i likhet med resten av Hellas, opplevde kraftige budsjettkutt på grunn av den økonomiske krisen i landet.