1989. február 16-án a kaliforniai Sherman Oaks városában született egy táncosnőből lett személyi asszisztens anya és egy üzletember apa gyermekeként. Az Olsen név nem véletlenül skandináv hangzású: a család ezen ága Norvégiából származik. Emellett dán és angol vér is folyik az ereiben.
A gyerekszínészként világhírűvé lett ikerpár, Mary-Kate és Ashley Olsen húgaként állandó összehasonlításokban volt része. Emiatt azt is sokáig fontolgatta, hogy Elizabeth Chase néven próbálkozik inkább a szakmában, néhány szereplőválogatáson is részt vett így, de aztán maradt inkább Olsen.
Egy ideig úgy tűnt, hogy ő is a nővérei nyomdokába fog lépni. Kislányként balettozni és énekelni tanult, már négyévesen szerepelt az Olsen-ikrek egyik produkciójában, részt vett szereplőválogatáson a Kémkölykökhöz, de végül mégsem lett belőle gyerekszínész. Felnőttként viszont jóval sikeresebbé vált a szakmában, mint a nővérei.
Alaposan felkészült a színészi pályára, a New York University dráma szakán végzett. Közben egy szemeszter erejéig Moszkvában is tanult ösztöndíjjal az ottani színművészeti akadémián.
Jelentkezett Daenerys Targaryen szerepére a Trónok harcába, és sokáig el is jutott a válogatáson, ám végül Emilia Clarke játszhatta el a sárkányok úrnőjét. Egy másik híres franchise-ban is majdnem főszerepet kapott, de az általa amúgy imádott Star Wars filmes univerzumban nem tudta elvállalni Rey szerepét, mert ekkor már elköteleződött a Marvel számára.
A karrierjében a nagy áttörést a Martha Marcy May Marlene című film hozta el, amiben egy olyan lányt játszott, aki szektából szabadulva próbál meg újra beilleszkedni a régi életében. Olsen díjak sorát söpörte be az alakításával, és azóta igazi sztárszínésznőnek számít Hollywoodban.
2015-ben csatlakozott a Marvel szuperhősfilmjeinek világához, amikor a Bosszúállók: Ultron korában elvállalta a Skarlát Boszorkány szerepét. Ezt pedig olyan sikerrel tette, hogy a karakter nem csak azóta is rendszeres szereplője a Marvel-filmeknek, de önálló sorozatot is kapott WandaVízió címmel.
2012 és 2015 között a színész Boyd Holbrook volt a párja, sőt 2014-től a jegyese is, de végül nem lett házasság a dologból. Nem úgy, mint a zenész Robbie Arnett oldalán, akivel 2016 óta vannak együtt, és 2021-ben a lagzit is megülték. A férjével közösen már két gyerekkönyvet is írtak, a legutóbbi 2023 nyarán jelent meg.
Legutóbb a Szerelem és halál című minisorozat baltás gyilkos kertvárosi asszonykájának szerepében láthatták őt a nézők. De már bemutatóra vár a következő mozifilmje is: Todd Solonz kultrendező Love Child című alkotásában egy olyan anyát alakít, akinek a 11 éves fia megpróbálja manipulálni a szerelmi életét, ez pedig katasztrofális következményekkel jár.
Portfóliónk minőségi tartalmat jelent minden olvasó számára. Egyedülálló elérést, országos lefedettséget és változatos megjelenési lehetőséget biztosít. Folyamatosan keressük az új irányokat és fejlődési lehetőségeket. Ez jövőnk záloga.