Olivia Jane Cockburn, más conocida como Olivia Wilde (en honor al escritor Oscar Wilde), nació el 10 de marzo de 1984 nace en la ciudad de Nueva York.
Su madre Leslie Cockburn es productora y reportera del programa de televisión 60 Minutes y su padre Andrew Cockburn es un periodista irlandés al igual que varios de sus tíos paternos. Debido a su antecedentes familiares la propia Olivia asegura que tiene una "fuerte veta periodística", lo que la convierte en una persona "muy crítica y analítica".
Desde los dos años ha querido ser actriz. Durante el tiempo que su familia vivió en Guilford (Vermont, USA) empezó a formarse en la interpretación.
Wilde ha aparecido en las películas La chica de al lado, Alfa Dog, Conversaciones con otras mujeres y Turistas. Fue su papel de Alex Kelly en The O.C. el que la lanzó a la fama, aunque en un principio hizo las pruebas para el papel de Marissa. Su papel es el de una bisexual que tuvo amoríos con Seth Cohen y Marissa Cooper, encarnada por Mischa Barton El nombre de Olivia Wilde fue uno de los que se barajaron para hacer de chica Bond en el papel de Vesper Lynd en la película Casino Royale, la 21ª aventura de James Bond, sin embargo fue Eva Green quien se hizo con el papel.
En 2005, Wilde se clasificó en el puesto 61 de las 100 más sexies de la revista Maxim y en el 95 del ránkindg de FHM del año 2006.
En 2007, Wilde formo parte del elenco de la breve serie dramática de la NBC The black Donnellys. Su personaje, Jenny Reilly, fue el único personaje femenino principal de la serie que seguía la vida de un irlandés-americano vinculado por lazos de familia con el crimen organizado en la ciudad de Nueva York. También en 2007, apareció Wilde en la obra de Beauty on the Vine, un thriller político en el que interpretada tres personajes.
Wilde se unió al elenco del drama médico de la FOX House en otoño de 2007, en el papel de una joven médico, la Dra. Remy Hadley, apodado Trece, que trabaja en estrecha colaboración con el Dr. House.
Olivia Wilde se ha situado recientemente en el número 1 de la lista de las 100 más sexies de la revista Maxim. Wilde le ha quitado el título de la mujer más sexy del mundo a Megan Fox y deja atrás a las favoritas Angelina Jolie (26) o Scarlett Johansson (34).