Τρεις κύριες μυθολογικές ιστορίες σχετίζονται με το Πήλιο: ο μύθος των Κενταύρων, του Ιάσονος με την Αργοναυτική εκστρατεία και των γάμων του Πηλέως με την Θέτιδα.
Οι Κένταυροι ήταν μυθολογικά όντα που ζούσαν στο Πήλιο, μισοί άνθρωποι από τη μέση και πάνω και μισοί άλογα. Είχαν χαρακτήρα άγριο και πρωτόγονο, βίαιο, παρορμητικό και φιλήδονο. Ζούσαν σε σπηλιές και κυνηγούσαν άγρια ζώα οπλισμένοι με πέτρες και ξύλα. Στο Πήλιο έλαβε χώρα η Κενταυρομαχία κατά την οποία συγκρούστηκαν οι Κένταυροι με τους Λάπιθες. Η αφορμή για την Κενταυρομαχία δόθηκε από τον Ευρυτίωνα, βασιλιά των Κενταύρων, ο οποίος καλεσμένος στο γάμο του βασιλιά των Λαπιθών επιχείρησε να απαγάγει τη νύφη, την Ιπποδάμεια. Ο Πειρίθοος , ο βασιλιάς των Λαπιθών, συνέλαβε τον Ευρυτίωνα και του έκοψε τα αυτιά και τη μύτη. Στη σφοδρότατη μάχη που ακολούθησε νικητές αναδείχθηκαν οι Λάπιθες, χάρη στην συνδρομή του Θησέα.
Όμως, δεν ήταν όλοι οι Κένταυροι ίδιοι. Ο Κένταυρος Χείρων, γιος του Κρόνου και της νύμφης Φιλύρας, ήταν ειρηνικός, σοφός δάσκαλος και μύστης. Γνώριζε τα μυστικά της φύσης και των τεχνών, της ιατρικής και των βοτάνων, της μουσικής, αστρολογίας και της μαντικής. Στη σπηλιά όπου ζούσε στο Πήλιο έγινε παιδαγωγός-δάσκαλος πολλών ηρώων, ανάμεσά τους οι Ασκληπιός, Αχιλλέας, Ιάσων και Πηλέας. Ο θάνατος του Χείρωνα επήλθε από τον Ηρακλή, που κατά τον τρίτο άθλο του, κυνηγώντας τον Κάπρο τραυμάτισε άθελά του τον δάσκαλό του με το τόξο του, το οποίο έφερε το τρομερό δηλητήριο της Λερναίας Ύδρας.
Πατέρας του Ιάσονος ήταν ο Αίσων, βασιλεύς της Ιωλκού. Όταν ο αδελφός του ο Πελίας του άρπαξε τη βασιλεία, ο Αίσων εμπιστεύθηκε τον ανήλικο γιό του στον Κένταυρο Χείρωνα για να τον προστατέψει και να τον διδάξει. Μετά από χρόνια, ενήλικος πια, ο Ιάσων αποφάσισε να γυρίσει στην Ιωλκό για ν` αντιμετωπίσει τον σφετεριστή του θρόνου του πατέρα του. Στο δρόμο, περνώντας τον ορμητικό ποταμό Άναυρο, έχασε το ένα του σανδάλι. Ένας χρησμός προειδοποιούσε τον Πελία να φυλάγεται από τον ”μονοσάνδαλο”. Έτσι μόλις αντίκρισε τον Ιάσονα, δήλωσε ότι δεν είχε αντίρρηση να του παραδώσει το θρόνο, αρκεί να έφερνε πίσω το χρυσόμαλλο δέρας. Αυτό, δώρο του Φρίξου στον βασιλιά Αιήτη, βρισκόταν στο βασίλειο της Κολχίδος στον Εύξεινο Πόντο, όπου το φύλαγε ένας ακοίμητος δράκος στην ιερή βελανιδιά του Άρεως. Ο Ιάσων δέχτηκε την πρόκληση και ανέθεσε στο ναυπηγό Άργο την κατασκευή του πλοίου για το μεγάλο ταξίδι.
Στο λιμάνι των Παγασών κοντά στην Ιωλκό, απ` όπου ξεκίνησε η Αργώ, μαζεύτηκαν όλοι οι ήρωες’ της μυθικής εποχής. Μεταξύ άλλων: Ηρακλής, Θησέας, Ορφέας, Κάστωρ και Πολυδεύκης (οι Διόσκουροι), Πηλέας, Λαέρτης, Αμφιάραος, Μελέαγρος, Ζήτης και Κάλαϊς (φτερωτοί γιοι του Βορέα), Άργος, Φιλοκτήτης, Τελαμών και άλλους. Μόνη γυναίκα στους Αργοναύτες – και αυτή αμφίβολη – αναφέρεται η Αταλάντη.
Aφού απάλλαξαν στη Θράκη τον μάντη Φινέα από τις Άρπυιες (θηλυκά τέρατα που του άρπαζαν την τροφή), με τη βοήθειά του πέρασαν από τις τρομερές Συμπληγάδες πέτρες στα στενά του Βοσπόρου, που έκλειναν απότομα και τσάκιζαν ό,τι περνούσε ανάμεσά τους. Ο Φινέας τους συμβούλεψε να δοκιμάσουν αφήνοντας πρώτα ένα περιστέρι. Αν αυτό περνούσε, έπρεπε να κωπηλατήσουν με όλη τους τη δύναμη για να περάσουν κι αυτοί. Αν χανόταν, τότε κάθε προσπάθεια ήταν καταδικασμένη και έπρεπε να γυρίσουν πίσω. Το περιστέρι πέρασε, χάνοντας μόνο ένα φτερό από την ουρά του. Αμέσως μετά πέρασε κι η Αργώ με μια μικρή ζημιά στην πρύμνη, κι από τότε οι Συμπληγάδες έμειναν ακίνητες.
Όταν οι Αργοναύτες έφθασαν στην Κολχίδα, ο Αιήτης ζήτησε από τον Ιάσονα να ζέψει τους ταύρους που του είχε δωρίσει ο Ήφαιστος, οι οποίοι είχαν χάλκινες οπλές και έβγαζαν φωτιά από τα ρουθούνια τους, για να οργώσει ένα χωράφι και να σπείρει δόντια του δράκου. Με τη βοήθεια της μάγισσας κόρης του Αιήτη, της Μήδειας, που τον ερωτεύτηκε και τον άλειψε με ένα μαγικό υγρό που τον έκανε άτρωτο για μια μέρα, ο Ιάσων έζεψε τους ταύρους και έσπειρε τα δόντια του δράκου. Η Μήδεια τον προειδοποίησε επίσης ότι απ` αυτά θα φύτρωναν οπλισμένοι πολεμιστές. Ρίχνοντας πέτρες ανάμεσά τους, τους έκανε ν` αλληλοσκοτωθούν. Με τα μάγια της Μήδειας κοίμισε το δράκο, πήρε το χρυσόμαλλο δέρας από την ιερή βελανιδιά, κατόρθωσε να ξεφύγει απ` τον Αιήτη και επέστρεψε μετά από πολλές ακόμα περιπέτειες στην Ιωλκό.
O τελευταίος μύθος έχει να κάνει με τον Πηλέα, γιο του Αιακού και βασιλέα των Μυρμηδόνων, ο οποίος έδωσε και το όνομά του στο Πήλιο. Αυτός με την προτροπή του Διός παντρεύτηκε μια θαλάσσια θεότητα, τη Νηρηίδα Θέτιδα. Ο Ζευς είχε τον χρησμό ότι ο γιος της Θέτιδος θα γινόταν δυνατότερος από τον πατέρα του και ήθελε οπωσδήποτε να την παντρέψει με θνητό, για να μην τυχόν απειληθεί η εξουσία του. Με τη συμβουλή λοιπόν του θεού Πρωτέως, ο Πηλεύς πήγε και την παραμόνεψε σε μια θαλασσοσπηλιά και, όταν αυτή ανύποπτη βγήκε από τη θάλασσα, την άρπαξε σφιχτά. Για να του ξεφύγει αυτή μεταμορφώθηκε σε λιοντάρι, φωτιά, φίδι και στο τέλος σε σουπιά και του τίναξε το μελάνι της. Βλέποντας η Θέτις ότι με τίποτα δεν θα την άφηνε, τελικά του παραδόθηκε.
Οι γάμοι τους έγιναν στο Πήλιο, στη σπηλιά του Κενταύρου Χείρωνος. Όλοι οι θεοί ήταν καλεσμένοι, εκτός από την θεά Έριδα. Αυτή, χολωμένη, για να εκδικηθεί έριξε ανάμεσα στους καλεσμένους ένα χρυσό μήλο, που είχε την επιγραφή ”τη καλλίστη” (”στην ομορφότερη”). Όπως ήταν αναμενόμενο, Ήρα, Αθηνά και Αφροδίτη άρχισαν να μαλώνουν για το ποια δικαιούται να το πάρει και ζήτησαν από τον Δία ν` αποφασίσει. Αυτός, φοβούμενος το θυμό των δυο χαμένων με την απόφαση που θα έπαιρνε, όρισε αντ` αυτού κριτή στο διαγωνισμό θεϊκής ομορφιάς τον Πάρη, γιο του βασιλιά της Τροίας Πριάμου. Οι τρεις θεές, αφού λούστηκαν στην πηγή της Ίδης στην Κρήτη, εμφανίστηκαν στολισμένες μπροστά στο νεαρό πρίγκηπα και παρουσίασαν η καθεμία τα δώρα της: η Ήρα εξουσία και πλούτη, η Αθηνά αρετή και σοφία. Καλά και σπουδαία όλα αυτά χωρίς αμφιβολία, η Αφροδίτη όμως του προσέφερε τον έρωτα της Ωραίας Ελένης, συζύγου του Μενελάου, της ωραιότερης γυναίκας πάνω στη γη. Ο Πάρις φυσικά έδωσε το μήλο στην Αφροδίτη και η απόφαση αυτή έμελλε να προκαλέσει τον Τρωικό Πόλεμο.
Γιος του Πηλέως και της Θέτιδος ήταν ο μέγιστος των ηρώων, ο Αχιλλεύς. Η μητέρα του, γνωρίζοντας από χρησμό ότι το παιδί της έμελλε να δοξαστεί πολύ μα και να πεθάνει πρόωρα, για να τον κάνει άτρωτο τον βούτηξε στα νερά της Στυγός (του ποταμού του Άδη) κρατώντας τον από τη φτέρνα. Σε άλλη παραλλαγή του μύθου, άλειψε τον Αχιλλέα με αμβροσία και μετά τον έβαλε στη φωτιά. Ο Πηλεύς βλέποντας τη σκηνή τρόμαξε νομίζοντας ότι ήθελε να σκοτώσει το παιδί, τη σταμάτησε και την έδιωξε. Έτσι, η φτέρνα παρέμεινε το μόνο τρωτό σημείο του Αχιλλέως, την ανατροφή του οποίου ανέλαβε στη συνέχεια ο Κένταυρος Χείρων.
