New York'ta dünyaya gelen Olivia Wilde, gazeteci ve yapımcılardan oluşan bir ailede büyüdü. Soyadını, büyük hayranlık beslediği İrlandalı yazar Oscar Wilde'dan ilham alarak benimsedi; asıl soyadı Cockburn'dür. Eğitiminin bir bölümünü Dublin'deki Gaiety School of Acting'de tamamlayan Wilde, oyunculuğa olan tutkusunu erken yaşta kariyerine dönüştürdü. Ekranlardaki ilk ciddi çıkışını 2004-2005 yılları arasında yayınlanan gençlik dizisi The O.C.'de Alex Kelly rolüyle yapan Wilde, asıl büyük sıçramayı House M.D. ile gerçekleştirdi. 2007'den 2011'e kadar süren bu yolculukta canlandırdığı Dr. Remy "Thirteen" Hadley karakteri, hem gizemli yapısı hem de derin geçmişiyle izleyiciler üzerinde kalıcı bir etki bıraktı. Dizinin en tartışılan ve sevilen karakterlerinden biri hâline gelen Thirteen, Wilde'ı dünya çapında tanınan bir oyuncu yapan rol oldu. Televizyondaki bu başarının ardından sinema projelerine yönelen Wilde, 2010 yapımı Tron: Legacy ile bilimkurgu türünde kendini kanıtladı. Sonraki yıllarda Cowboys & Aliens, In Time ve Ron Howard'ın yönettiği Rush gibi birbirinden farklı türlerdeki filmlerle oyunculuk çeşitliliğini ortaya koydu. Spike Jonze'un yönettiği Her'deki rolü ise onun daha ince ve duygusal bir performans çizgisini de başarıyla yakalayabildiğini gösterdi. Kariyerinin belki de en dikkat çekici dönüşümü, yönetmen koltuğuna geçmesiyle yaşandı. 2019'da yönettiği ilk uzun metrajlı filmi Booksmart, eleştirmenlerden büyük övgü topladı ve modern gençlik komedisinin en özgün örneklerinden biri olarak değerlendirildi. Bu filmle Independent Spirit Ödülü'nde En İyi İlk Film ödülünü kazandı. 2022'de yönettiği Don't Worry Darling ise geniş bir seyirci kitlesine ulaşarak Wilde'ın yönetmenlik kimliğini pekiştirdi. Hem kamera önünde hem de arkasında güçlü bir iz bırakan Wilde, Hollywood'un en çok yönlü isimlerinden biri olmayı sürdürüyor.