Klassinen mytologia on kreikkalaisen ja jälkikristillisen aikakauden kollektiivisia myyttejä ja uskonnollisia rakenteita. Tämä kattaa koko kreikkalaisen mytologian ja kattaa myös siirtymisen roomalaiseen mytologiaan. Klassinen mytologia muodollisena akateemisena kurinalaisuutena on kreikkalaisten ja roomalaisten jumalien tutkimus sekä legendaarisia suorituksia suorittavien sankareiden tarinoita ja kansantarinoita. Tarinat alkavat titaanien luomismyytistä, jotka olivat kreikkalaisen polyteismin jumalien ja jumalattarien esi -isiä. Yleensä klassiseen mytologiaan liittyvät myytit ja kertomukset käsittelevät luonnollisten tapahtumien yliluonnollisia selityksiä.
Homeroksen eeppiset runot ovat kaksi klassisen mytologian tärkeimpiä tekstejä. Ilias ja Odysseia käsittelevät Troijan sotaa ja sen jälkiseurauksia sekoittamalla sotilaiden ja sankareiden tarinat siihen vaikuttaneisiin jumaliin ja jumalattariin. Ilias kertoo yksityiskohtaisesti sodan tapahtumista, joissa Achilles, jolle on tarjottu mahdollisuus valita pitkän, hedelmällisen ja anonyymin elämän ja mahdollisuuden ikuiseen kirkkauteen kuoleman kautta taistelussa, valitsee jälkimmäisen. Odysseia kuvaa Odysseuksen kotimatkaa Troijan sodan päätyttyä. Runoon on sisällytetty monia myyttisiä elementtejä, mukaan lukien noituus, jättiläiset, vihaiset jumalat ja matka alamaailmaan.
Monet antiikin kreikkalaisen kulttuurin myytteistä käyttävät jumalia ja jumalattareita selittämään esineiden, tapahtumien tai prosessien lähdettä luonnossa. Esimerkiksi Persephonen ja Demeterin myytti selittää vuodenaikojen vuosikierron, erityisesti talven alkuperän. Hades, alamaailman herra, sieppaa Persephonen morsiamensa puolesta. Hedelmällisyyden ja maatalouden jumalatar Demeter on vihainen ja estää viljelykasvien kasvamisen. Saavutetaan kompromissi, jossa Persephone viettää syksyn ja kevään välisen ajan alamaailmassa, mikä johtaa hedelmättömiin talvikuukausiin.
Kun Kreikan valtakunta valloitti Rooman valtakunnan, roomalaiset omistivat monia kreikkalaisia kansantarinoita ja myyttejä muuttamalla ne selvästi roomalaiseksi klassiseksi mytologiaksi. Virgiluksen Aeneid on juoniltaan ja rakenteeltaan samanlainen kuin Homerin eeppiset runot, paitsi että sankari Aeneas taistelee troijalaisten, ei akhalaisten puolesta. Sankarin matka sisältää uuden kodin perustamisen Italiaan, joka kukoistaa Rooman valtakuntaan. Monet Rooman pantheonin jumalat ja jumalattaret olivat lainattu aiemmilta kreikkalaisilta kollegoilta. Esimerkiksi Mercury perustui Hermesiin, Venus Aphroditeen ja Mars Aresiin.