Klassische Mythologie sind die kollektiven Mythen und religiösen Strukturen der hellenischen und nachhellenischen Zeit. Dies umfasst die gesamte griechische Mythologie und umfasst auch den Übergang zur römischen Mythologie. Die klassische Mythologie als formale akademische Disziplin ist das Studium der griechischen und römischen Götter sowie der Geschichten und Volksmärchen von Helden, die legendäre Heldentaten vollbringen. Die Geschichten beginnen mit dem Schöpfungsmythos der Titanen, die im griechischen Polytheismus die Vorfahren der Götter und Göttinnen waren. Im Allgemeinen befassen sich die Mythen und Erzählungen, die die klassische Mythologie umfassen, mit übernatürlichen Erklärungen für natürliche Ereignisse.
Die homerischen Epen sind zwei der wichtigsten Texte der klassischen Mythologie. Die Ilias und die Odyssee beschäftigen sich mit dem Trojanischen Krieg und seinen Folgen und vermischen die Geschichten von Soldaten und Helden mit den Göttern und Göttinnen, die ihn beeinflusst haben. Die Ilias beschreibt die Ereignisse des Krieges, in dem Achilles, dem die Wahl zwischen einem langen, fruchtbaren und anonymen Leben und der Chance auf ewigen Ruhm durch den Tod im Kampf geboten wurde, Letzteres wählt. Die Odyssee beschreibt die Heimreise des Odysseus nach dem Ende des Trojanischen Krieges. Viele mythische Elemente fließen in das Gedicht ein, darunter Hexerei, Riesen, wütende Gottheiten und eine Reise in die Unterwelt.
Viele der Mythen in der antiken griechischen Kultur verwenden die Götter und Göttinnen, um die Quelle von Objekten, Ereignissen oder Prozessen in der natürlichen Welt zu erklären. So erklärt beispielsweise der Mythos von Persephone und Demeter den jährlichen Zyklus der Jahreszeiten, insbesondere die Entstehung des Winters. Hades, Herr der Unterwelt, entführt Persephone für seine Braut. Demeter, Göttin der Fruchtbarkeit und des Ackerbaus, ist wütend und stoppt die Ernte. Es wird ein Kompromiss gefunden, bei dem Persephone die Zeit zwischen Herbst und Frühling in der Unterwelt verbringt, was zu den unfruchtbaren Wintermonaten führt.
Als das griechische Reich dem römischen Reich wich, eigneten sich die Römer viele der griechischen Volksmärchen und Mythen an und verwandelten sie in eine eindeutig römische klassische Mythologie. Vergils Aeneis ähnelt in Handlung und Struktur Homers epischen Gedichten, außer dass der Held Aeneas für die Trojaner kämpft, nicht für die Achäer. Die Reise des Helden beinhaltet die Errichtung einer neuen Heimat in Italien, die zum Römischen Reich aufblühen sollte. Viele der Götter und Göttinnen des römischen Pantheons wurden von früheren griechischen Gegenstücken übernommen. Merkur zum Beispiel basierte auf Hermes, Venus auf Aphrodite und Mars auf Ares.