Когда Пелоп вырос и возмужал, он влюбился в Гипподамию, дочь Эномая, царя Писы в Элиде. Но Эномай выдавать свою дочь замуж не собирался, то ли по той причине, что испытывал к ней преступную страсть, то ли потому, что не желал иметь зятя, который, по предсказанию, должен был его убить. Поэтому Эномай заставлял претендентов на руку Гипподамии состязаться с ним в беге на колесницах, при этом царь неизменно сажал свою дочь в колесницу соперника, чтобы отвлекать внимание жениха. Правда, Эномай всякий раз предоставлял сопернику преимущество: отправиться в путь раньше на то время, которое требовалось ему самому, чтобы принести жертву Зевсу. Но это претенденту на руку Гипподамии не помогало: Эномай легко выигрывал состязание благодаря подаренным ему Аресом крылатым коням. Победив в состязании, царь поражал несчастного жениха ударом копья, также подаренного Аресом. Таким способом Эномай расправился с двенадцатью претендентами на руку Гипподамии, головы которых водрузил на воротах своего дома.
Сцена, случившаяся перед началом состязания между Пелопом и Эномаем, запечатлена на восточном фронтоне храма Зевса в Олимпии, воздвигнутом в середине V века до новой эры. Эномай, упершись рукой в бедро, объясняет условия состязания; Пелоп его внимательно слушает; между ними возвышается Зевс; рядом с Пелопом — Гипподамия, она нервничает, теребит покрывало; рядом с Эномаем, скрестив на груди руки, стоит Стеропа, его жена. Участники этой сцены друг друга физически не касаются, но драматизм сложившейся ситуации их объединяет, и лишь слуги и конюхи безразличны к происходящему.
О том, что случилось дальше, рассказывают по-разному. Согласно Пиндару, Посейдон подарил Пелопу золотую колесницу с крылатыми лошадьми, более резвыми, чем лошади Эномая, и Пелоп вышел победителем в состязании. По другой, наиболее распространенной версии мифа, Пелоп воспользовался помощью Миртила, возничего Эномая, безнадежно влюбленного в Гипподамию. За помощь Пелоп пообещал ему полцарства Эномая и право провести брачную ночь с царской дочерью. Гипподамия, влюбившаяся в Пелопа, уговорила Миртила оказать Пелопу содействие, и возничий заменил металлическую чеку в колеснице Эномая на восковую, вследствие чего колесница царя разбилась, и Эномай погиб при падении.
Эта сцена среди прочих знаменательных сцен, касающихся жизни героев, была выткана на плаще, подаренном Гипсипилой Ясону, о чем упоминается в «Аргонавтаке»:
Умирая, Эномай проклял Миртила за предательство. После гибели Эномая Пелопу пришлось столкнуться с притязаниями Миртила, пожелавшего получить обещанное Пелопом. Но Пелоп не собирался выполнять своих обещаний, и тогда Миртил попытался овладеть Гипподамией. Узнав об этом, Пелоп хитростью заманил Миртила на берег моря и столкнул его с высокой скалы. Падая, Миртил проклял Пелопа и весь его род. Очищенный Гефестом от крови Миртила, Пелоп воздвиг храм Гермесу, его отцу, а на ипподроме в Олимпии возвел в честь Миртила курган, чтобы умилостивить дух убиенного и избавиться от проклятия. Пелоп унаследовал власть в Элиде и распространил ее на всю южную Грецию, которая в честь него стала именоваться Пелопоннесом, что значит «остров Пелопа». А вот избавиться от проклятия Пелопу не удалось, и оно стало одной из причин трагических испытаний, выпавших на долю его сыновей, Атрея, Фиеста, и их потомков.
Когда в Микенах умер царь Еврисфей, оракул посоветовал местным жителям избрать себе в цари одного из двух сыновей Пелопа — Атрея или Фиеста. К тому времени Атрей был женат на Аэропе, родившей ему Агамемнона и Менелая. Однажды Атрей поклялся, что пожертвует Артемиде своего лучшего барана, но когда в его отаре появился златорунный барашек, Атрей выполнил обещание лишь частично: принес Артемиде в жертву мясо барашка, а из руна сделал чучело и спрятал его в сундук.
Тем временем боги постановили, что властвовать над Микенами будет тот, кому принадлежит златорунный барашек. Тогда Фиест, чтобы доказать свое право на царский престол в Микенах, соблазнил Аэропу и с ее помощью украл у Атрея барашка. Когда Фиест предъявил микенцам барашка, его провозгласили законным царем. Однако в дело вмешался Зевс. Он заявил, что царем Микен станет Атрей, если солнце на небе пойдет вспять. Фиест согласился, и Зевс сделал так, что солнце стало всходить на западе, а заходить на востоке. Тогда Атрей стал царем, а Фиеста изгнал из города.