Olivia Wilde a incarné le Dr Remy "N°13" Hadley de la saison 4 jusqu'à la saison 8 de la série Dr House. Mais depuis, elle a d'autres projets. En 2012, elle a joué dans les films The Words où elle incarnait Daniella, Cold Blood où elle incarnait Liza, Des gens comme nous où elle incarnait Hannah et a prêté sa voix aux personnages de Quorra dans le dessin animé Tron La Révolte dans l'épisode Isolated et Rosemary Woodhouse, Groupie et Flight Attendant dans le dessin animé Robot Chicken dans l'épisode Crushed by a Steamroller on my 53rd Birthday. En 2013, elle a joué dans les films Rush où elle incarnait Suzy Miller, The Incredible Burt Wonderstone où elle incarnait Jane, Drikking Budies où elle incarnait Kate, Puzzle (Third Person) où elle incarnait Anna, Her où elle incarnait la femme du "Blind Date" et a prêté sa voix au personnage de Cauliflower dans le dessin animé The High Fructose Adventures of Annoying Change dans l'épisode Hungry Fruit Games. En 2014, elle a joué dans les films The Longest Week où elle incarnait Béatrice, Blonde sur Ordonnance où elle incarnait Elizabeth Roberts, Black Dog, Red Dog où elle incarnait Sunshine, dans la série Portlandia dans les épisodes Ecoterrorists, Seaworld et Dead Pets où elle incarnait Brit jusqu'en 2015, a prêté sa voix aux personnage de Denise dans la série d'animatrion American Dad! dans l'épisode Introducing the Naughty Stewardesses et Charlotte Moore dans le dessin animé BoJack Horseman. En 2015, elle a joué dans les films Lazarus Effect où elle incarnait Zoe, Meadowland où elle incarnait Sarah, dans les séries Vinyl où elle incarnait Devon Finestra et Doll & Em où elle incarnait Olivia. Prochainement, nous pourrons la voir dans le film Love the Coopers où elle incarnera Eleanor. 

 

Côté vie privée, elle se marie en 2003 à l'âge de 19 ans avec le prince italien Tao Ruspoli mais ils se séparèrent ensuite le 8 février 2011. Le divorce fut prononcé en septembre de la même année. Depuis novembre 2011, elle est en couple avec l'acteur Jason Sudelkis. Ils se sont fiancés en janvier 2013. Fin octobre de la même année, ils annoncent qu'Olivia attend un heureux évènement. Elle accouche d'un petit garçon prénommé Otis le 23 avril 2014.