Oливия Уайлд (Оливия Джейн Кобёрн) родилась 10 марта 1984 года в Нью-Йорке в семье известных журналистов Эндрю и Лесли Кобёрн. Оба её дяди, Александр и Патрик Кобёрн основали политический сайт counterpunch.org; дедушка актрисы, Клод Кобёрн был известным новелистом и журналистом, как и её тётя, Сара Кодвелл. Казалось бы, Оливия должна была связать свою жизнь с политикой или писательской деятельностью, однако, Оливия говорит, что хотела стать актрисой уже в два года. И стала ею. Но это не помешало ей заниматься благотворительностью и участвовать в политической жизни своего государства.

Оливия Уайлд была непростым подростком, красила волосы в немыслимые цвета, постоянно пропадала на улицах с бродячими музыкантами.
 
Много путешествуя, Уайлд посещала разные учебные заведения, в частности: Дневную школу Джорджтауна, Академию Филлипса, а затем, переехав в Дублин – школу актёрского мастерства Гайете (к слову, там же учились Стюарт Таунсенд и Коллин Фаррел), и получив двойное гражданство, начала работать в качестве ассистента по кастингу. Активно сниматься Оливия начала после 2000 года.

В 2003 году оливия вышла замуж за итало-американского режиссёра и фотографа Тао Располи. Пара прожила в счастливом браке 8 лет, а в марте 2011 года Оливия Уайлд подала на развод, указав в заявлении причину, типичную для знаменитостей: "непреодолимые разногласия". Детей у пары не было, поэтому им пришлось делить лишь дом в Венеции (Калифорния) и двух собак - Пако и Лолу. Судя по недавним фото папарацци, Оливии остался Пако.

Первыми большими работами Оливии стали фильмы "Альфа-Дог", "Туристас", "Порочные связи", но большую известность ей принесла роль Алекс Келли в сериале "Одинокие Сердца". Несмотря на то, что Оливия играла в нём недолго, она успела закрепить за собой образ целеустреммлённой актрисы с большим будующим. Именно так о ней отзывался продюссер сериала Джош Шварц. Примерно в это же время, Оливия успела сняться в клипах "Stolen" для Dashboard Confessional и "So Far We Are" для French Kicks.

В 2005 году Оливия рассматривалась на роль подружки Бонда в «Казино Рояль», но её получила Эва Грин. В 2007, Уайлд снялась в короткожившей драме канала NBC «Братья Донелли» и в этом же году получила свою заветную роль – Рэми Борегард Хадли (Тринадцатая) в сериале канала FOX «Доктор Хаус». Издание The New York Observer высказалось так об Оливии: «У неё глубокий голос и широкая харизма, присущая старому Голливуду". В 2008 году Уайлд была в числе номинированных премии Teen Choice Awards как лучшая начинающая актриса ("Доктор Хаус"), и в числе победителей премии Vail Film Festival в номинации "Восходящая звезда" ("Доктор Хаус").

Затем Оливия сыграла в комедии "Начало времён" (2009), а затем получила роль, которая подняла актрису в категорию А, привлекла к ней внимание как режиссёров, так и папарацци - роль Куорры в долго ожидаемом фильме студии Дисней - "ТРОН: Наследие". Во время промоушена фильма, стало известно, что Оливия получила главную женскую роль в фильме "Ковбои против Пришельцев", который выходит летом 2011 года. Сейчас слухи о новых проектах появляются почти каждый месяц. И некоторые из них оправдываются. В 2010 году вышло сразу два фильма с участием Олив - "ТРОН" и "Три дня на побег".

Помимо "Ковбоев и Пришельцев", на подходе ещё несколько фильмов с участием Оливии:  "One the Inside", "Как по маслу", "Перемена", "Сейчас"/'Now',  "Welcome To People". В данный момент Оливия снимается в драме "Blackbird".

Слухами оказались предложенные Оливии роли Лоис Лейн в новой части похождений супермена и роль Лары Крофт также в новой части фильма.

Вместе со съёмками в кино и в "Докторе Хаусе" (ещё не подтверждёна информация о том, что Оливия появится в восьмом сезоне), актриса успевает летать на Гаити (она состоит в организации ArtistsForPeaceandJustice), поддерживать политическую кампанию Барака Обамы и вести здоровый образ жизни (Оливия - вегетарианка).

Что до личной жизни Оливии, она с юмором относится к своей популярности и старается не выставлять её напоказ. Журналисты уже сводили её после развода и с Райяном Гослингом, и с Джастином Тимберлейком, однако, никаких подтверждений этому не было.