Olivia Wilde es una mujer de múltiples talentos. Como actriz y activista, pasa sin esfuerzo de compartir cartel con actores y actrices de renombre en aclamadas películas y series de televisión a trabajar junto a entregados médicos y maestros en los campos de refugiados de Haití.
Recientemente, interpretó a Suzy Miller en la aclamada Rush, dirigida por Ron Howard y protagonizada por Chris Hemsworth como James Hunt y Daniel Bruhl como Niki Lauda. También ha protagonizado películas independientes como Drinking Buddies, junto a Anna Kendrick o El ladrón de palabras, junto a Bradley Cooper, Dennis Quaid y Zoë Saldana.
Interpretó a Quorra, la amiga y protectora de Jeff Bridges en la superproducción futurista en 3-D TRON: Legacy; trabajó con Daniel Craig y Harrison Ford en la producción de Universal de acción y fantasía Cowboys & Aliens; y con Ryan Reynolds y Jason Bateman en la comedia de enredo El cambiazo (The Change-Up). Entre sus trabajos más recientes se incluyen la aguda sátira política Butter, producción de The Weinstein Company en la que ha trabajado junto a Jennifer Garner, Hugh Jackman y Ty Burrell en el papel de una participante en un concurso anual de esculturas de mantequilla.
Recientemente, Wilde ha aparecido en el thriller futurista In Time, del director Andrew Niccol. En un mundo en el que las personas dejan de envejecer a los 25 años, Wilde interpretaba a la madre de Justin Timberlake, a pesar de que en la vida real es cuatro años menor que el actor. La actriz también ha trabajado recientemente en el debut como director de Alex Kurtzman, People Like Us, una historia sobre un hombre de negocios, interpretado por Chris Pine, cuyo mundo se vuelve del revés al enterarse de que su difunto padre tenía una hija secreta. En la película, Wilde interpreta a la novia de Pine, Hannah.
Además de su trabajo en la gran pantalla, Wilde ha interpretado durante cuatro temporadas a la doctora Trece en la serie de televisión más vista del mundo, «House», ganadora de cuatro premios Emmy y dos Globos de Oro. La actriz se incorporó al reparto habitual en 2007 y ha formado parte de muchas tramas de importancia.
La filmografía de Wilde incluye además una aparición estelar en el drama de Paul Haggis protagonizado por Russell Crowe Los próximos tres días (The Next Three Days); así como Año Uno (Year One), con Jack Black como protagonista; la película de Universal Alpha Dog, con Bruce Willis y Emile Hirsch; Superfrikis (Bickford Schmecklers Cool Ideas), por la que Wilde fue nombrada mejor actriz en el Festival de Cine de Aspen; y Conversaciones con otras mujeres (Conversations with Other Women), con Helena Bonham Carter y Aaron Eckhart.
Asimismo, Wilde protagonizó y produjo Fix, que se presentó en el Festival de Cine de Slamdance de 2008 y que narra la historia de unos creadores de documentales que atraviesan toda California intentando conseguir ayuda para un pariente.
Otros de sus trabajos televisivos son las series «Los hermanos Donnelly», creada por Paul Haggis; «Skin», producida por Jerry Bruckheimer; y su papel habitual en el éxito de crítica de FOX «O.C.». En el teatro, Wilde protagonizó en el neoyorquino off-Broadway Beauty On The Vine, una producción del Epic Theatre Center.
Wilde forma parte de la junta directora de Artists For Peace and Justice (APJ) y participa en la junta fundacional del capítulo de California del sur de la Unión Estadounidense por las Libertades Civiles (ACLU). Recientemente unió esfuerzos con sus compañeros de la junta de APJ Barbara Burchfield y Bryn Mooser para fundar un nuevo capítulo de organización, Young Artists for Peace and Justice (YAPJ), dedicado a la creación de un movimiento en los institutos y las universidades estadounidenses que luche por la erradicación de la pobreza apoyando la educación en los países en desarrollo.