Ο Στράβων στα Γεωγραφικά, βιβλίο Θ΄(Αττική), κεφ.1,24 αναφέρει σχετικά με τα ποτάμια της Αττικής: « Ποτάμια είναι, ο μέν Κηφισός που πηγάζει από τις Τρινέμεις και διασχίζει την πεδιάδα˙ πάνω του η γέφυρα και οι γεφυρισμοί , και από τις κοίτες από την πόλη προς τον Πειραιά, εκβάλλει στο Φαληρικό. Είναι κυρίως χειμαρρώδης και το καλοκαίρι στερεύει τελείως. Τέτοιος (ποταμός) είναι και ο Ιλισός, που ρέει σε άλλο μέρος της πόλης στην ίδια παραλία, που έρχεται από τα μέρη πάνω από την Άγρα και το Λύκειο και από την πηγή που ύμνησε ο Πλάτων στον Φαίδρο.(Μεταφρ.).
O Πλάτων στον ηθικό Πλατωνικό διάλογο «Φαίδρος» (229 a-d ), γράφει για την προτροπή του Σωκράτη να πάνε στον Ιλισό, όπου το νερό είναι δροσερό και καθαρό, με πλατανια και χλόη γύρω, όπου βρίσκεται το ιερό της Αγρας και βωμός του Βορέα. Ο Παυσανίας στο «Ελλάδος Περιήγησις»(Αττικά), κάνει λόγο για το ιερό του Ηρακλέους που καλείται Κυνόσαργες,, το ιερό του Απόλλωνα και το Λύκειον (19.3) και μαρτυρεί ότι οι ποταμοί που ρέουν είναι ο Ιλισός και Ηριδανός που χύνεται στον πρώτο. Χαρακτηρίζει τον Ιλισσό ως ποταμό ιερό και απαριθμεί τρία ιερά που βρίσκονταν στις όχθες του: το βωμό του βορέου, το βωμό των ¨Ιλισιάδων¨ μουσών και το ιερό των Νυμφών. Οι Αθηναίοι θέλουν ο Ιλισός να είναι ιερό άλλων θεών και υπάρχει εκεί βωμός των Ιλισιάδων Μουσών (19.5). Περνώντας τον Ιλισό είναι η περιοχή που ονομάζεται Άγρες, όπου υπάρχει ο ναός της Αγροτέρας Αρτέμιδος και στάδιο από λευκό μάρμαρο.
Οι αρχαίες Κυνόσαργες, άρχιζαν λίγο πιο έξω από τα τείχη, στην αριστερή όχθη του Ιλισού, από τις υπώρειες του Αρδηττού, και περιλάμβαναν την περιοχή του Αγίου Παντελεήμονος καταλήγοντας νότια κάπου κοντά στην περιοχή του σημερινού Μουσείου Σύγχρονης Τέχνης (πρώην Φιξ). Μια ομάδα αρχαιολόγων ερευνητών, μεταξύ αυτών και ο Τραυλός, οριοθετεί την περιοχή ανατολικά της εκκλησίας. Μάλιστα, κατά τα έτη 1896-1897 διενεργήθηκαν δοκιμαστικές τομές από την Βρετανική Αρχαιολογική Σχολή στην Αθήνα, ανατολικά του Ναού και αποκαλύφθηκαν τα θεμέλια δύο μεγάλων κτισμάτων. Το ένα κοντά στον Άγιο Παντελεήμονα ταυτίστηκε με το αρχαϊκό Γυμνάσιο του Κυνοσάργους, ενώ το δεύτερο και μεγαλύτερο σε διαστάσεις ταυτίστηκε με το Γυμνάσιο του Αδριανού.
Κατά τα έτη 1970-1980 σε σωστικές ανασκαφές της Γ’ ΕΠΚΑ στα ανατολικά του Ναού του Αγίου Παντελεήμονος, αποκαλύφθηκαν εκ νέου τμήματα του ορθογωνίου κτηρίου, το οποίο είχε βρεθεί από τους Άγγλους και είχε ταυτισθεί με το Αδριάνειο Γυμνάσιο. Η τμηματική αποκάλυψη του ρωμαϊκού κτηρίου συνεχίστηκε και τα επόμενα χρόνια και έτσι συμπληρωνόταν η κάτοψή του. Βρέθηκε τμήμα του δυτικού τοίχου του οικοδομήματος, στον οποίο εφάπτεται ορθογώνιο δωμάτιο. Σε άλλη ανασκαφή βρέθηκε νεκροταφείο με 159 τάφους που χρονολογούνται από τα γεωμετρικά χρόνια μέχρι την ρωμαϊκή εποχή.
Τόσο από τις φιλολογικές πηγές όσο και από τα αρχαιολογικά ευρήματα προκύπτει ότι ο ζωτικός λατρευτικός χώρος του άστεως εκτεινόταν και στην ανατολική όχθη του Ιλισσού, ως ανατολικό όριο επιλέχθηκε η σειρά των λόφων που εκτείνονται κατά μήκος του ποταμού στην περιοχή Μέτς-Κυνοσάργους. Ετσι, τα όρια της ξεκινούν από τον λόφο του Αγίου Σπυρίδωνος (Σταδίου), το λόφο του Αρδηττού, τον λόφο Πετρίτη και ακολουθώντας την πορεία του ποταμού, το ύψωμα κοντά στο Α΄Κοιμητήριο και νοτιότερα το ύψωμα πίσω από τον Ναό του Αγ. Παντελεήμονος.
Σημαντικό ορθόδοξο χριστιανικό μνημείο του 6ου αι. μ.Χ. αποτελεί και η Βασιλική του Ιλισσού, τα θεμέλια της οποίας βρίσκονται στα νοτιοανατολικά του Ολυμπιείου, στη νησίδα που σχημάτιζε στο παρελθόν ο ποταμός Ιλισσός, στη συμβολή των οδών Β. Ολγας, Β. Κωνσταντίνου και Αρδηττού. Πρόκειται για μεγάλη τρίκλιτη βασιλική ελληνιστικού τύπου με μέγιστο μήκος 55 μ. και πλάτος περίπου 22μ.
Αρχαιολογικός χώρος Αρτέμιδος Αγροτέρας
Σκιᾶ Α., περὶ τῆς ἐν τῇ κοίτῃ τοῦ Ἰλισσοῦ ἀνασκαφῆς, ἐν Πρακτικοῖς. Αρχ. Ετ. 1893, σ. 111 - 136
Λίτσα Μ. Το "πρός νότον μάλιστα τετραμμένον"τμήμα των Αθηνών:συμβολή στη μελέτη της τοπογραφίας της ΝΑ του Ολυμπιείου και παρά τον Ιλισσό περιοχής, Διδ.Διατριβή ΕΚΠΑ 2017
Για τις λατρείες και τα ιερά στη περιοχή του Ιλισσού βλ. J. Travlos, Pictorial Dictionary of Ancient Athens, 289–297
Ο Ιλισσός στην Αθήνα του σήμερα
Εικονική περιήγηση στην Αρχαία Αθήνα
Η Βασιλική του Ιλισσού
H κοίτη του Ιλισσού κοντά στο Ναό μας ( πηγή: Κ.Χριστοφοράκη, ILISOS RIVER: UNCOVERING HISTORY )
ΚΥΝΟΣΑΡΓΕΣ
Το τρίτο σε σπουδαιότητα γυμνάσιο της κλασικής Αθήνας τοποθετείται έξω από τα τείχη των Αθηνών, στη νότια όχθη του Ιλισσού. Εκεί γυμνάζονταν οι νέοι που δεν είχαν και τους δύο γονείς γνήσιους Αθηναίους πολίτες, ενώ κατά τον 4ο αιώνα έγινε έδρα των κυνικών φιλοσόφων.
Στην περιοχή του Κυνοσάργους ( κύων= σκύλος+αργός =λευκός), που βρισκόταν έξω απο τα τείχη της πόλεως των Αθηνών, στη νότια όχθη του Ιλισσού δίπλα στην πύλη των Διομέων, υπήρχε το αρχαίο Γυμνάσιο των νόθων, δηλ. όσων δεν ήταν απόγονοι Αθηναίων. Το όνομα της συνοικίας προήλθε από το λευκό σκυλί που άρπαξε το ζώο από το βωμό που ήταν έτοιμο να θυσιασθεί προς τιμή του Ηρακλή και στο σημείο που το απέθεσε έπρεπε να ιδρυθεί ιερό και βωμός αφιερωμένα στον ήρωα.
Η ευρύτερη περιοχή ονομάστηκε από τότε δήμος Διομείας, αφού με την κατασκευή του βωμού ο Δίομος ίδρυσε και τον ομώνυμο οικισμό. Στις αρχές του 4ου αι π.Χ. ο Αντισθένης ίδρυσε στην περιοχή την Κυνική σχολή. Για την ταύτιση της ακριβούς θέσης του Κυνοσάργους καποιοι μελετητές την οριοθετούν στα ΝΔ της Αθήνας, στην σημερινή λεωφόρο Συγγρού, στο ύψος του Μουσείου Σύγχρονης Τέχνης , ενώ άλλοι στα αριστερά του Ιλισού και ανατολικά της εκκλησίας του Αγίου Παντελεήμονος.
Κατά τα έτη 1896-7 διενεργήθηκαν δοκιμαστικές τομές από την Αγγλική Αρχαιολογική Σχολή στην Αθήνα (μεταξύ των λεωφόρων Καλλιρρόης και Βουλιαγμένης), κοντά στην εκκλησία του Αγίου Παντελεήμονος. Αποκαλύφθηκαν τα θεμέλια δύο μεγάλων κτισμάτων. Το ένα, κοντά στον Άγιο Παντελεήμονα, ταυτίστηκε με το αρχαϊκό Γυμνάσιο του Κυνοσάργους, ενώ το δεύτερο προς τα ανατολικά της εκκλησίας ταυτίστηκε με το Γυμνάσιο του Αδριανού.