C’est à Eleusis que s’implanta le sanctuaire le plus important dédié à Déméter et à Perséphone, et où se développa le culte particulier dit des « mystères d’Eleusis », réservé aux seuls initiés.
C'est Triptolème, le fils de Céléos, qui apprit à l'humanité l'agriculture et la civilisation. Il fut le fondateur des mystères d'Éleusis, culte agraire rendu à Déméter. Progressivement, ce culte s'étendit à toute la Grèce.
On sait peu de chose des rituels des mystères d'Éleusis, qui devaient rester secrets. Les prêtres de Déméter célébraient un culte autour de la culture du blé et du cycle annuel de la vie. Les initiés pensaient qu'ils connaîtraient eux aussi une seconde vie après la mort.
Elle fut aussi mère de Ploutos par Iasion, dont elle s'éprit au mariage de Cadmos et d'Harmonie. Echauffés par le nectar qui coulait à flots les amoureux se glissèrent hors de la maison et s'unirent dans un champ trois fois labouré. A leur retour, Zeus comprit ce qui venait de se passer entre eux, furieux à l'idée que Iasion ait osé toucher Déméter, il le frappa à mort de sa foudre ou l'estropia.