Urodziła się 10 marca 1984 roku jako Olivia Jane Cockburn. Jej rodzice byli dziennikarzami. Już w liceum zaczęła się posługiwać nazwiskiem Wilde. Wzięła je od irlandzkiego pisarza Oscara Wilde'a i tym samym uhonorowała swoich przodków, którzy często publikowali pod różnymi pseudonimami. Aktorstwo studiowała w Dublinie.

Jej kariera zaczęła się od występu w mini-serialu "Skin" (2003-2004). Później pojawiała się gościnnie w "Życiu na fali" oraz grała małe role w filmach - między innymi "Dziewczynie z sąsiedztwa". Popularność przyniósł jej udział w uznanym serialu medycznym "Dr House", w którym wcieliła się w internistkę Remy "Trzynastkę" Hadley.

Wilde odeszła z obsady "Dr House'a" w trzecim odcinku ósmego sezonu, by rozwijać karierę filmową. Zagrała między innymi w kontynuacji kultowego filmu science-fiction "Tron" o podtytule "Dziedzictwo", komiksowym "Kowboje kontra obcy" oraz pieprznej komedii "Zamiana ciał". Z kolei w "Jak po maśle" wcieliła się w uczestniczkę konkursu... rzeźbienia w maśle.

W międzyczasie Wilde wzięła rozwód ze swoim pierwszym mężem, księciem Tao Ruspolim. Para pobrała się w 2003 roku, gdy aktorka miała zaledwie 19 lat. Niedługo po ogłoszeniu separacji z Ruspolim Wilde zaczęła spotykać się z Jasonem Sudeikisem, ówczesnym członkiem programu satyrycznego "Saturday Night Live". Para doczekała się dwójki dzieci, syna Otisa, urodzonego w 2014 roku, i córki, Daisy, urodzonej w 2016 roku. W listopadzie 2020 roku para niespodziewanie ogłosiła, że nie jest już razem. Kilka miesięcy później okazało się, że Wilde związała się z młodszym od niej o dekadę Harrym Stylesem.

Dwukrotne macierzyństwo nie przeszkodziło Wilde w dalszym rozwoju kariery. W 2013 roku zagrała i pełniła rolę producentki wykonawczej w niezależnej komedii "Kumple od kufla". W 2016 roku pojawiła się w jednej z głównych ról w serialu stacji HBO "Vinyl". Wcieliła się w dawną modelkę Andy'ego Warhola i żonę głównego bohatera, wydawcy muzycznego. Mimo gwiazdorskiej obsady i udziału samego Martina Scorsese, serial skasowano po zaledwie jednym sezonie.

W 2017 roku Wilde zagrała jedną z głównych ról w nieudanym dramacie "To właśnie życie". Rok później oglądaliśmy ją w roli reporterki w nagradzanym filmie biograficznym Clinta Eastwooda "Richard Jewell".

Z kolei w 2019 roku premierę miał jej pełnometrażowy debiut reżyserski zatytułowany "Szkoła melanżu". Była to historia dwóch studentek, które w dzień rozdania dyplomów zdają sobie sprawę, że przez cztery lata w ogóle nie imprezowały. Postanawiają więc nadrobić zaległości z życia towarzyskiego w jedną noc.

Za swój pełnometrażowy debiut Wilde otrzymała statuetkę Independent Spirit oraz nominację do nagrody Gotham, a sama produkcja walczyła również o Złote Globy i nagrodę BAFTA.

Najnowszym filmem nakręconym przez Wilde jest thriller psychologiczny "Nie martw się, kochanie". To właśnie na planie tej produkcji poznała swojego obecnego partnera życiowego, wspomnianego Harry'ego Stylesa. Co ciekawe, ten ostatni zastąpił w obsadzie Shię LaBeoufa, który został zwolniony ze względu na niewłaściwe zachowanie na planie.

Wilde jest ponadto współproducentką obrazu, a także występuje w nim w jednej z głównych ról, obok Stylesa, a także Florence Pugh, Chrisa Pine'a, KiKi Layne i Nicka Krolla. Zwiastun filmu, który ma swoją premierę we wrześniu, wzbudził wiele emocji, między innymi dzięki intensywnym scenom między bohaterami.

To zresztą niejedyna kontrowersja związana z Wilde w ostatnim czasie. Najpierw musiała zmierzyć się z falą nieprzychylnych komentarzy, które pojawiły się po tym, jak użytkownicy Twittera dotarli do jej starych wywiadów. Szczególne niezadowolenie internautów wzbudziły wypowiedzi gwiazdy na temat jej zmiany zawodowej ścieżki. Rozpoczęcie kariery reżyserki porównała ona bowiem do coming outu, jakiego dokonują osoby homoseksualne.

Niektóre wypowiedzi Wilde sprzed lat, dotyczące jej życia osobistego, spotkały się z krytyką w mediach społecznościowych. Przypomniane przez internautów wypowiedzi gwiazdy stały się przedmiotem zażartej dyskusji w mediach społecznościowych. Zarzucono jej brak wrażliwości, a nawet homofobię.

Z kolei pod koniec zeszłego roku instagramowy profil gwiazdy, który śledzi ponad 4 mln internautów, zasiliły niezwykle odważne fotografie. Wilde nigdy nie miała problemów z odważnymi scenami. Na ekranie wielokrotnie prezentowała się w pełnej okazałości.

Z kolei w zeszłym miesiącu w czasie prezentacji jej najnowszego filmu na CinemaCon, do przemawiającej na scenie reżyserki podeszła pewna kobieta i wręczyła jej tajemniczą kopertę z napisem "Osobiste i poufne".

Jak w rozmowie z "People" relacjonuje jeden z obecnych tam reporterów, gwiazda początkowo sądziła, iż w kopercie znajduje się filmowy scenariusz. "Dobra, rozumiem. Dziękuję" - skwitowała tuż po jej otworzeniu.

"Variety" donosi, że wręczone aktorce i reżyserce dokumenty dotyczyły współdzielenia opieki nad dziećmi z Jasonem Sudeikisem. "Sporządzono dokumenty w celu ustanowienia jurysdykcji w odniesieniu do dzieci pani Wilde i pana Sudeikisa. Pan Sudeikis nie wiedział, kiedy i gdzie rzeczone dokumenty zostaną dostarczone pani Wilde. Skorzystał z usług firmy obsługującej procesy sądowe. Nigdy nie zgodziłby się, aby wręczenie pisma odbyło się w tak nieodpowiedni i nieprofesjonalny sposób" - zapewniało źródło magazynu.

O kulisach nowego związku Wilde nie zapomniała również Florence Pugh, która zagrała główną rolę w "Nie martw się, kochanie". Jak podał portal Page Six, nominowana do Oscara gwiazda była zniesmaczona tym, co Wilde i Styles wyczyniali w pracy.

"Mogę Wam powiedzieć, że Flo była zdegustowana tym, jak Olivia i Harry obnosili się ze swoim uczuciem na planie. Olivia nadal była partnerką Jasona, gdy po raz pierwszy zbliżyła się z Harrym. Jason nawet kilka razy odwiedził Olivię na planie na samym początku zdjęć" - zdradził informator Page Six.

Fani aktorki zwrócili z kolei uwagę, że nie odniosła się w żaden sposób do postów w mediach społecznościowych, w których Wilde promowała swój nowy film, często chwaląc rolę największej gwiazdy produkcji.