Nadat hun ouders scheidden werden zowel Olivia als haar jongere zus Joan Fontaine opgevoed door hun moeder in Californië.  Olivia zat nog op de middelbare school toen ze kans maakte om de rol van Hermia te vertolken in het stuk A Midsummer Night's Dream in de Hollywood Bowl onder de leiding van Max Reinhardt.  Ze mag dan misschien aanvankelijk pas de tweede invalster geweest zijn, ze haalde uiteindelijk wél de latere filmversie !

Warner Bros bood haar een tijd later een contract aan waarna Olivia de Havilland zeven jaar verbonden was aan deze major studio.  Nochtans zinde het werk en de rollen die ze er aangeboden kreeg haar niet volledig : in een aantal gevallen moest ze de rol vertolken van een heldin in kostuumfilms, veelal met Errol Flynn als tegenspeler.  Warner gaf haar echter de gelegenheid om onder specifieke voorwaarden ook in films van de concurrentie te spelen.  Zoals MGM bijvoorbeeld waar ze een rol vertolkte in de tijdloze klassieker Gone With the Wind.  Maar ze kwam ook aan haar trekken bij RKO (Government Girl) en Paramount (Back the Dawn).

Echt makkelijk liet Warner hun goudhaantje niet vertrekken want toen de onderhandelingen werden opgestart voor een eventuele contractverlenging ging de Studio flink dwarsliggen wat uitmondde in een ware procedureslag die Olivia de Havilland uiteindelijk wel won...  Wat volgde was freelance-werk wat niet betekende dat de Havilland geen kwaliteit meer kon afleveren : zo speelde ze in The Snake Pit op indrukwekkende wijze de rol van een psychiatrisch patiënte.

In 1946 en 1949 werd ze nog beloond voor haar rollen in To Each His Own en The Heiress door middel van een Academy Award/Oscar voor Beste Actrice.

Halfweg de jaren '50 verhuisde ze naar Parijs, haar tweede echtgenoot Pierre Paul Galante werkte er op dat ogenblik immers als redacteur bij Paris Match.

In de jaren '60 en '70 was ze nog maar heel af en toe te zien op televisie maar had ook nog een rol in Airport '77.