Būsimoji žvaigždė gimė 1916 m. Japonijoje. Jos tėvas profesorius Volteris Hevilendas buvo teisininkas, Tokijo universitete dėstė anglų kalbą, mama Liliana - aktorė. 1919 m. šeima apsigyveno Kalifornijoje, nors turėjo grįžti į gimtąją Angliją. Bet vėliau Volteris paliko šeimą, grįžo į Japoniją ir vedė kitą.

Olivija nuo vaikystės pasižymėjo neeiliniais aktoriniais gabumais, bet iš pradžių ketino tapti anglų kalbos mokytoja. Atsitiktinai ją pastebėjo režisierius Maksas Reinhartas (Max Reinhardt) ir pakvietė į savo filmą „Vasaros nakties sapnas“ (1935). Filmas buvo sukurtas „Warner Bross“ kino studijoje. Kaip buvo priimta tais laikais, ji su O. de Hevilend pasirašė 7 metų sutartį, ir studijos vadovybė įgijo teisę savo nuožiūra tvarkyti jos gyvenimą. Olivija buvo įsprausta į vieno plano, vienodo charakterio herojų rėmus. Jokio kūrybinio tobulėjimo ir ypatingos sėkmės iš tokių vaidmenų, aišku, nebuvo galima tikėtis. Ir štai jai nusišypsojo sėkmė: O. de Hevilend gavo Melani Hamilton vaidmenį „Vėjo nublokšti“. Už puikų darbą, kurį įvertino ir žiūrovai, ir kritikai, Olivija buvo nominuota „Oskarui“ už geriausią antrojo plano moterišką vaidmenį.

1940 m. per istorinį teismo procesą Olivija išsivadavo iš studijos gniaužtų. Olivijos de Hevilend pergalė prieš didžiuosius studijos bosus įkvėpė kitus aktorius mėginti išsivaduoti iš faktinės vergystės studijai. Iki šiol šis teisinis precedentas vadinamas „de Hevilend sprendimu“. Olivija atgavo laisvę.

1946 m. Olivija ištekėjo už rašytojo Markuso Gudričo (Marcus Goodrich) ir pagimdė sūnų. Tuo pačiu metu Olivija sudarė sutartį su „Paramount Pictures“, kuria įsipareigojo nusifilmuoti 3 filmuose. Išties dabar jai buvo siūlomi daug kokybiškesni vaidmenys ir aktorė galėjo atskleisti savo talentą kurdama įvairiaplanius personažus.

Didžiulę sėkmę kino karjeroje lydėjo didžiulis nusivylimas asmeniniame gyvenime. Vyras nieko nenorėjo veikti ir gyveno savo garsiosios žmonos sąskaita. 1953 m. Olivija prarado kantrybę, išsiskyrė ir liko viena.

1955 m. Olivija ištekėjo už Pjero Galanto (Pierre Galante), „Paris Match“ redaktoriaus ir persikėlė gyventi į Prancūziją. Sutuoktiniai užaugino dukrą. Antroji Olivijos santuoka buvo daug sėkmingesnė už pirmąją ir truko beveik ketvirtį amžiaus. Po skyrybų jie liko geri draugai, O. de Hevilend net slaugė jį, kai jis ilgai ir sunkiai sirgo. Jai teko pergyventi jo mirtį, o vėliau apverkti mirusį sūnų.

1965 m. O. de Hevilend tapo pirmąja moterimi per visą Kanų kino festivalio istoriją, vadovavusia festivalio žiuri. 1988 m. ji suvaidino filme „Moteris, kurią jis mylėjo“ - tai jos paskutinysis aktorinis darbas. Vėliau Olivija kinu labai nusivylė, ji sako, kad Holivudo „auksinė“ era seniai baigėsi ir dabar tai yra tiesiog komercinis konvejeris.

Olivija de Hevilend neabejotinai yra stipri ir drąsi moteris, kurios niekas nepajėgė palaužti. Neseniai spaudoje pasirodė nuotraukų, kuriose ji važiuoja dviračiu. Tuo ji norėjo parodyti, kad sustoti kol kas tikrai neketina.

2017 m. karalienė Elžbieta suteikė aktorei garbės damos titulą ir ji tapo dama ne tik dvasia. O. de Hevilend - seniausias žmogus, kuriai Didžiosios Britanijos karalienė suteikė titulą.