Laurence Olivier werd geboren in een religieus geïnspireerde familie met aan het hoofd een geestelijke die met zijn familie van de ene naar de andere parochie trok. Hij liep school aan de Saint Edward's School in Oxford en heeft in zijn carrière minstens zoveel tijd aan toneel besteed als aan film. Als tiener was hij al in een aantal Shakespeare-rollen te zien, hij maakte zijn toneeldebuut toen hij pas 15 was. Zijn rol van Puck in A Midsummer's Night Dream aan de School van St.Edward was zo succesvol dat zijn nochtans bijzonder vrome vader hem overtuigde om zich in te schrijven aan de Londense Central School of Speech Training and Dramatic Arts. Als student verzekerde hij zich van zijn eerste professionele acteerervaring als toneelmanager én doublure in Through the Crack en als Lennox in Macbeth. Eens hij was afgestudeerd sloot hij zich aan bij de Sir Barry Vincent Jackson's Birmingham Repertory Company. In 1929 maakte hij zijn Broadway-debuut, zijn eerste hoofdrol kreeg hij op twintigjarige leeftijd in het stuk Harold.
Laurence Olivier was aan het begin van zijn carrière niet altijd even succesvol. Zijn rollen in zijn eerste Amerikaanse films, Friends and Lovers en The Yellow Ticket (1931) werden maar matig onthaald waardoor hij zijn kans verkeek om de hoofdrol te vertolken in Queen Christina waar hij aan de zijde van Greta Garbo zou te zien geweest zijn.

Het waren zowel Freud als Shakespeare die de carrière van Laurence Olivier een andere wending gaven halfweg de jaren '30. Londen onderging op dat moment immers een heuse Shakespeare revival, deels te danken aan de succesvolle productie Hamlet van John Gielgud. Hij gaf hem de rol van Romeo in het stuk Romeo and Juliet ondanks de kritiek dat Olivier wat te oppervlak en atletisch was als acteur. Het stuk werd een groot succes dus toevallig is het niet dat hij in 1937 de rol van Hamlet aangeboden kreeg.
Toen Laurence Olivier een kopie in handen kreeg van Essays in Applied Psychoanalysis uit de handen van Tyrone Guthrie die regisseur was van het stuk, zorgde dit er voor dat Olivier de idee kreeg om Freudiaanse psychologie te gaan verwerken in zijn personage(s). Wat volgde was het ontwikkelen van een soort staccato ritme dat heel goed weergaf hoe het personage psychologisch gekweld werd, iets wat gewaardeerd werd door het publiek.

Het waren zijn rollen in ondermeer Fire Over England (waar hij zijn toekomstige vrouw Vivien Leigh leerde kennen) en Q Planes die ervoor zorgden dat zijn acteertalent door velen in de business werd opgemerkt. Zijn rol van Heatcliff in Wuthering Heights en die van Max de Winter in Rebecca zorgden ervoor dat hij nog een trap hoger stond op de kwaliteitsladder.

Laurence Olivier was ook actief als regisseur. Zo maakte hij ondermeer Henry V, Hamlet (bekroond met meerdere Oscars!) en Richard III, Shakespeare-films waar hij niet alleen instond voor de regie maar zoals in Hamlet ook een rol in vertolkte als acteur. Opmerkelijk is dat Olivier niemand minder dan William Wyler aanvankelijk had gevraagd om de regie voor zijn rekening te nemen voor een filmversie van het stuk Henry V maar de regisseur het aanbod niet alleen afwees maar voorstelde dat hij maar zelf de regie voor zijn rekening moest nemen. Zo gezegd zo gedaan, Henry V werd in die tijd aanzien als een mijlpaal aangezien het de eerste keer was dat een stuk van Shakespeare op overtuigende wijze werd vertaald naar een langspeelfilm. Met de verfilming van Hamlet (1948) bewees hij dat Henry V geen toevalstreffer was voor zover iemand daar nog mocht aan twijfelen. De film kreeg vier Oscars waaronder die voor Beste film en die voor Beste acteur in een hoofdrol. Een Oscar winnen als acteur en regisseur zijn in diezelfde film, het was iets wat nog nooit eerder was voorgevallen en decennialang een uniek gegeven bleef.

Opvallend in Richard III was zijn keuze om oogcontact te maken met de camera om op die manier de kijker makkelijker mee te laten gaan in de komische, maniakale complottheorieën van het hoofdpersonage.

Tussen het einde van de tweede Wereldoorlog en begin de jaren '70 was Laurence Olivier maar sporadisch te zien in films. De reden hiervoor is zijn engagement en nauwe betrokkenheid bij het Londense St. James Theatre en eind de jaren '40 en bij het Old Vic Nationaal Theater van 1963 tot 1973.

Andere rollen die het vermelden waard zijn die van Archie Rice in The Entertainer, die van een leraar die wordt beschuldigd van het lastigvallen van een leerling in Term of Trial maar natuurlijk ook de rol van de sadistische nazi-tandarts in Marathon Man. Het was duidelijk dat hij hiermee zijn romantische rollen van vroeger vaarwel had gezegd en resoluut koos voor karakterrollen met meer diepgang.

Het (te) drukke programma van Olivier heeft ervoor gezorgd dat zijn gezondheid er in die mate onder leed dat hij in de jaren '70 een versnelling lager schakelde en toneelwerk moest plaats maken voor zijn bijdrage aan film maar ook televisie. Op tv-vlak ook al met succes, getuige daarvan King Lear, zijn rol als Lord Brideshead in de televisieserie Brideshead Revisited en die van Cliff Mortimer in A Voyage Round My Father. Voor zijn tv-werk won hij vijf keer een Emmy, een laatste keer in 1983 voor King Lear.

In 1959 presenteerde Laurence Olivier samen met collega's Bob Hope, David Niven, Tony Randall, Mort Sahl en Jerry Lewis de Oscar-show.

Laurence Olivier is gehuwd geweest met Jill Esmond, dat was in 1930, het paar kreeg één kind: Simon. In 1940 scheidden de twee, datzelfde jaar nog trouwde Olivier met Vivien Leigh, het huwelijk hield twintig jaar stand. In 1961 gaf de acteur een derde keer zijn ja-woord, die keer was Joan Plowright de gelukkige. Het paar kreeg twee kinderen: Richard en Tamsin. Laurence Olivier bleef tot zijn dood in 1989 gehuwd met Plowright.
Zijn drie echtgenotes waren stuk voor stuk actrices.

In 1947 kreeg hij al een koninklijke onderscheiding, in 1970 werd hij verheven in de adelstand en werd hij dus Sir Laurence Olivier, in 1971 kreeg hij een zitje in de House of Lords.

Van Laurence Olivier werden meerdere biografieën uitgebracht. in 1969 verscheen Cry Good for Larry, geschreven door Virginia Fairweather. In 1975 werd Laurence Olivier van John Cottrell uitgebracht. En in 1983 tenslotte lag de autobiografie Confessions of an Actor in de boekenwinkel.