Στην ανατολική του ημικυκλίου της σφενδόνης υπάρχει μια υπόγεια δίοδος η οποία οδηγεί στο πίσω μέρος του σταδίου, επί της οδού Αρχιμήδους.
Η δίοδος αυτή μήκους 57 μέτρων διανοίχθηκε το 330-329 π.Χ. στην εποχή του Λυκούργου.
Ανήκε στον ιδιώτη Δεινία ο οποίος το παραχώρησε στην πόλη των Αθηνών χωρίς αντάλλαγμα.

Είναι το μοναδικό κομμάτι του αρχαίου σταδίου που διατηρείται μέχρι σήμερα.

Ήταν διακοσμημένη με μαρμάρινα και χρυσά αγάλματα και Δωρικούς κίονες και μέσα από αυτήν εισέρχονταν στο στίβο οι διαγωνιζόμενοι αθλητές, επίσης στη ρωμαϊκή εποχή όταν το στάδιο είχε μετατραπεί σε αρένα για μονομαχίες από εκεί περνούσαν άγρια ζώα και αθλητές.

Επίσης κυριαρχούσαν φήμες ότι εκεί κατοικούσαν οι τρεις Μοίρες, εκεί γινόντουσαν και τα “Μαντολόγια” τελετουργίες προσφορές κτλπ από Αθηναίες οι οποίες πίστευαν ότι με την βοήθεια αοράτων δυνάμεων θα είχαν μια ευτυχισμένη οικογενειακή και συζυγική ζωή .

Λέγεται ότι η τελετουργία γινόταν με μυστικότητα για να μην πάρει κανείς είδηση, γι’αυτό τον λόγο τις εισόδους φύλαγαν ηλικιωμένες γυναίκες και εμπόδιζαν τον οποιονδήποτε να πλησιάσει.

Ωστόσο, μόλις ο Θεοδόσιος Α’ απαγόρευσε να γίνονται στο στάδιο αγώνες, το Καλλιμάρμαρο καταστράφηκε ολοσχερώς κι έχασε τη μαρμάρινη επένδυσή του (που χρησιμοποιήθηκε για κατασκευαστούν νεότερα κτίρια).

Σταδιακά επιχωματώθηκε αφήνοντας ένα κενό ανάμεσα σε δύο λόφους, μέχρι που ο Γερμανός αρχιτέκτονας ERNST ZILLER άρχισε τις ανασκαφές το 1869.