Nata a New York City nel 1984, Olivia Wilde (il cui vero nome è Olivia Jane Cockburn, e ha scelto il cognome d'arte come omaggio a Oscar Wilde), è la figlia di Leslie Cockburn, produttrice del programma 60 Minutes e giornalista, e di Andrew Cockburn, un giornalista irlandese. Anche gli zii paterni di Olivia, Alexander e Patrick sono giornalisti, come del resto suo nonno, Claud Cockburn.
Nonostante questo background, così fortemente legato al mestiere del giornalismo - che tra l'altro ha formato il suo carattere in modo da cercare sempre una visione "critica e analitica" delle cose - Olivia ha sempre sognato di fare l'attrice. Per un breve periodo, la famiglia di Olivia ha vissuto nel Vermont, dove ha frequentato le scuole, e successivamente si è trasferita a Dublino, dove si è iscritta ad una scuola di recitazione.
Olivia è apparsa in alcune pellicole come The Girl Next Door, Alpha Dog, Conversation with Other Woman e nel thriller Turistas, ma è diventata popolare soprattutto con il ruolo di Alex Kelly nel serial The O.C. Successivamente l'attrice ha fatto parte del cast di The Black Donnelly, una serie targata NBC - che tuttavia non ha avuto il successo sperato - e in Dr House: Medical Division, nel quale ha affiancato Hugh Laurie nei panni della dottoressa Remy Hadley, soprannominata Thirteen. A proposito di quest'ultimo ruolo, Olivia ha affermato di essersi immedesimata particolarmente nella dottoressa Hadley, al punto di sentirsi quasi convinta di essere un medico, anche quando non è sul set: "Voglio dire, se qualcuno mi dice di avere un dolore da qualche parte, mi viene da rispondergli che magari ha un problema alla milza". Oltre che al cinema e in tv, l'attrice è apparsa anche in alcuni videoclip musicali.
Sposata dal 2003 con Tao Ruspoli, regista, fotografo e musicista di origini aristocratiche italiane, nel 2009 la bella Olivia ha conquistato il primo posto della classifica delle star più sexy stilata dal magazine Maxim. Ruspoli è anche il fondatore della Los Angeles Filmmaker's Cooperative, nella quale Olivia Wilde lavora come responsabile news, e insegnante nel dipartimento educativo.
2011 Candidatura Migliore rivelazione per Tron Legacy
2013 Candidatura Miglior attrice per un film commedia per Burt Wonderstone
2011 Candidatura Miglior attrice rivelazione per Tron Legacy
2011 Candidatura Miglior attrice in una serie televisiva dramma per Dr House
2010 Candidatura Miglior attrice in una serie televisiva dramma per Dr House
2009 Candidatura Miglior attrice in una serie televisiva dramma per Dr House
2008 Candidatura Miglior rivelazione televisiva femminile per Dr House
2022 Recitazione
2022 Regia, Recitazione, Produzione
2020 Recitazione
2019 Regia
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