Olivia Wilde est née le 10 mars 1984 à New York mais grandit à Washington D.C. avec ses deux parents journalistes. Elle fait ses études à la Phillips Academy d’Andover, dans le Massaschusetts, où elle étudie la comédie et réalise une vingtaine de productions de l’école.
Elle voyage ensuite à Dublin, en Irlande, où elle étudie à la Gaiety School of Acting. A la fin de ses études,
Olivia Wilde déménage à Los Angeles et travaille dans une agence de casting. Elle obtient un petit rôle dans la comédie
The Girl Next Door et joue dans 13 épisodes de la série
Newport Beach.
Enfin, en 2008, sa carrière monte en flèche lorsqu'elle intègre le casting de la série la plus regardée au monde :
Dr. House.
Olivia Wilde joue l’année suivante dans
L'An 1 : Des Débuts Difficiles et
Tron L'Héritage, puis commence à multiplier les projets et participe au tournage de
Cowboys & Envahisseurs aux côtés de Daniel Craig et Harrison Ford.
En 2011, on retrouve
Olivia Wilde dans la comédie
Echange Standard avec Ryan Reynolds et Jason Bateman puis aux côtés de Justin Timberlake dans le film de science-fiction d'Andrew Niccol,
Time Out.