
Оливия Уайлд (настоящее имя Оливия Джейн Кокберн) родилась 10-го марта 1984-го года в Нью-Йорке, в США, в журналистской семье. Ее мать Лесли была продюсером и журналистом, отец, ирландец Эндрю Кокбёрн, также работал журналистом. Дед актрисы по отцу - Клод Кокберн - был британским романистом и журналистом, а ее тетя, Сара Кодуэлл – известная британская новеллистка, автор множества детективных романов. Одним словом, практически вся родня Оливии отличалась творческими пристрастиями. Оливия выросла в Вашингтоне и с двух лет мечтала о карьере актрисы. Она училась в «Georgetown Day School» в Вашингтоне, а затем в «Phillips Academy» в Массачусетсе. Затем она переехала в Дублин в Ирландию, где училась актерскому мастерству в «The Gaiety School of Acting».

Творческую карьеру Оливия начала, работая ассистентом по подбору актеров.
Свою первую роль актриса сыграла в сериале «Skin (Кожа)» в 2003-ем году. И хотя сериал не «продержался» на экране и года, актрису заметили в Голливуде.
Так в начале 2000-х годов Оливия появилась в нескольких фильмах, таких как «The Girl Next Door (Соседка)» (2004), «Conversations with Other Women (Порочные связи)» (2005), «Alpha Dog (Альфа Дог)» (2006), «Turistas (Туристас)» (2006) и «The Death and Life of Bobby Z (Подстава)» (2007). Также она пробовалась на роль подружки Джеймса Бонда в фильме «Casino Royale (Агент 007: Казино Рояль)», но проиграла конкурс Еве Грин.

И все же больший успех принесла ей роль бисексуальной героини Алекс Кэлли в сериале «The O.C. (Одинокие сердца)» в 2007-ом году. В том же году Оливия Уайлд (Olivia Wilde) вошла в актерский состав сериала компании NBC «The Black Donnellys (Братья Донелли)». В конце 2007-го года Уайлд получила роль в медицинской драме «House (Доктор Хаус)», где сыграла молодого доктора по прозвищу «Тринадцатая». Свою же первую премию, «Film Discovery Jury Award» Оливия получила в 2006-ом году на Всеамериканском Кинофестивале комедий, за лучшую женскую роль в фильме «Conversations with Other Women(Порочные связи)». Кроме того, она была номинирована в 2008-ом году на премию «Teen Choice Award» - за роль в сериале «House (Доктор Хаус)», а в 2009-ом – на премию «Screen Actors Guild Award» за лучшую женскую роль второго плана.
Оливия Уайлд о своей роли: «Меня считают сексуальной, хотя я ношу лабораторный халат каждый день и играю врача по телевизору. Это действительно что-то значит. Играть кого-то, чья внешность не является главной составляющей, и при этом считаться сексуальной — это действительно заставляет меня чувствовать себя хорошо».
Заняла 97 место в рейтинге «Горячая 100 2008 года» журнала Maxim и 95 место в списке «100 самых сексуальных женщин 2006 года» журнала FHM. А в июле 2009 года американская актриса появилась на обложке журнала Maxim и была признана самой сексуальной женщиной среди всего мира.
В 2010 году по сообщению британского Yahoo! стало известно, что второй девушкой Джеймса Бонда станет Оливия Уайлд, которая сыграет двойного агента ООН в Афганистане. Но сама Оливия опровергла эту информацию в своём твиттер-аккаунте.
Кроме того, Оливия снялась в таких фильмах, как «Трон: Наследие» (2010) и "Ковбои против пришельцев" (2011), при подготовке к съёмкам в них она занималась паркуром, а также капоэйрой и боевыми искусствами.

7 июня 2003 года Оливия вышла замуж за сына итальянского принца итало-американца Тао Располи, кинорежиссёра-документалиста. Она сбежала со своим будущим мужем, когда ей было 18 лет, они поженились в замке его семьи в Vignanello, Италия. В феврале 2011 года они расстались. Причина разрыва неизвестна, но анонимный источник сообщил журналу People, что они жили какое-то время раздельно, потому не смогли сохранить отношения.
Имеет двойное гражданство Ирландии и Соединенных Штатов.
Оливия — натуральная блондинка и веган.