Olivia Taylor Dudley urodziła się w nadmorskim miasteczku Morro Bay w Kalifornii w rodzinie Jima i Saundry Dudleyów. Wcześnie odkryła swoją pasję do występów, współpracując z popularną internetową grupą komediową 5-Second Films, która rozpoczęła się w 2009 roku, gdzie wystąpiła w ponad 50 krótkich filmach prezentujących czas i zakres jej występów komediowych. W wieku 17 lat przeniosła się do Los Angeles, aby zająć się aktorstwem w pełnym wymiarze godzin, ukończyła Morro Bay High School, a następnie rozpoczęła karierę w branży. Przełom w jej karierze nastąpił wraz z nakręconym w 2012 roku horrorem „Pamiętniki Czarnobyla”, który uczynił ją królową krzyku w swoim gatunku. Następnie Olivia wystąpiła w pamiętnych rolach w „Taśmyach Watykanu” (2015) jako opętana młoda kobieta i „Paranormal Activity: Wymiar ducha” (2015), zdobywając uznanie za umiejętność przekazywania grozy i bezbronności. Przechodząc do telewizji, dostała główną rolę błyskotliwej, ale niezdarnej społecznie magiczki Alice Quinn w serialu Syfy The Magicians (2015–2020), pięciosezonowym serialu, który ugruntował jej pozycję głównego bohatera fantasy. Gościnne występy w programach takich jak CSI: Miami, Arrested Development i Aquarius podkreśliły jej wszechstronność. W ostatnich latach Olivia rozszerzyła swoją działalność o produkcję filmów bardziej niezależnych, w tym horrorów-komedii Onyx the Fortuitous i Talisman of Souls (2023), których była także producentem. Powróciła jako enigmatyczna organizacja Charity Hudson Dow w serialu Nancy Drew (2021–2023) i pojawiła się w Gray Rabbit (2024). Prywatnie we wrześniu 2023 roku wyszła za mąż za operatora Elie Smolkina, łącząc życie zawodowe z twórczą współpracą. Dzięki nadchodzącym projektom, takim jak Touch Me i Abigail Before Beatrice (oba w 2025 r.), Olivia nadal urzeka widzów opowiadaniem gatunkowym. Olivia jest zagorzałą zwolenniczką praw zwierząt i działań proekologicznych, często dzieląc się w mediach społecznościowych swoją miłością do pieszych wędrówek po kalifornijskich szlakach. We wrześniu 2023 roku wyszła za mąż za operatora Elie Smolkina podczas kameralnej ceremonii i para współpracuje przy wybranych projektach. Ciekawostka: jej wczesne internetowe szkice dotyczące 5-sekundowych filmów stały się popularne, gromadząc miliony wyświetleń i torując drogę jej przerwie w Hollywood. Olivia określa się jako „entuzjastka horrorów” i w wywiadach przytaczała takie inspiracje, jak „Egzorcysta”.