Laurence Kerr Olivier nacque a Dorking nel Surrey; figlio di Gerard Kerr Olivier e Agnes Louise Crookenden, sua madre morì quando aveva 13 anni. Era l’ultimo di tre fratelli; i suoi fratelli erano Sybille e Gerard (quest’ultimo morto nel 1958 a 54 anni).
Frequentò la Central School of Speech and Drama (Scuola centrale di recitazione e drammaturgia). Come lo stesso Olivier narra nella sua autobiografia, fu suo padre Gerard, un prelato, a decidere che Kim (il soprannome con cui Laurence veniva chiamato in famiglia) sarebbe diventato un attore. La sua prima interpretazione teatrale di una certa importanza fu in Private Lives (La dolce intimità) di Noel Coward (1930), a cui seguì Romeo e Giulietta di Shakespeare (1935), alternandosi nei ruoli di Romeo e Mercuzio con John Gielgud.
La sua prima interpretazione in un film di successo fu, nel 1939, il ritratto che diede del personaggio di Heathcliff in La voce nella tempesta (Wuthering Heights), una trasposizione del romanzo Cime tempestose di Emily Bronte.
Olivier fu direttore della fondazione del Royal National Theatre in Gran Bretagna e per questo ricevette il titolo di baronetto.
Si sposò con Jill Esmond il 25 luglio 1930, la quale fu definita dal biografo di Olivier Donald Spoto come una “lesbica diffidente”. Dal matrimonio nacque un figlio, Tarquin (1936), ma divorziarono il 29 gennaio 1940. Dal 1938 ebbe una relazione rovente con Vivien Leigh che all’epoca era già sposata. Finalmente, quando entrambi ebbero divorziato dai rispettivi coniugi si sposarono il 31 agosto 1940 nel ranch di San Ysidro a Santa Barbara in California; al matrimonio partecipò anche Katharine Hepburn come testimone di nozze. I due divorziarono il 2 dicembre 1960. Olivier infine sposò Joan Plowright (di 22 anni più giovane) il 17 marzo 1961, e da lei ebbe tre figli: Julie-Kate, Richard (1961), Tamsin (1963) e Julie Kate (1966).
La prima moglie accusò la Leigh di essere corresponsabile di adulterio nel suo divorzio. La Leigh, d’altra parte, accusò la Plowright di essere corresponsabile di adulterio nel suo divorzio. La Plowright dichiarò: “Ho sempre sentito dire che io sarei la rovina famiglie che ha causato il divorzio di Laurence da Vivien Leigh. Danny Kaye era in relazione con Laurence ben prima di me”, riferendosi a quanto detto dal biografo Donald Spoto a proposito del fatto che Kaye e Olivier fossero amanti. Lo stesso biografo asserisce anche che ci fu una relazione fra Olivier e lo scrittore Noel Coward.
Nel suo libro Melting the Stone: A Journey Around My Father, Richard Olivier, nato dal matrimonio fra Olivier e la Plowright, descrive il padre come essere interessato più al suo lavoro che al suo bambino, e che la mancanza di lavoro lo portava alla depressione. E’ inoltre padrino dell’attrice Victoria Tennant.
Olivier ha avuto dieci nomination agli Oscar (divide questo record con Spencer Tracy). Vinse il premio come miglior attore e per il miglior film (era anche produttore) con Amleto (Hamlet) del 1948 e due Oscar alla carriera nel 1947 per Enrico V (Henry V) e nel 1978. Vinse un BAFTA nel 1955 per la sua interpretazione nel Riccardo III del 1955. Fu nominato Knight Bachelor (Cavaliere) nel 1947 e pari del Regno nel 1970 (è stato il primo attore a ricevere questo riconoscimento) come Barone Olivier di Brighton nella contea del Sussex e fu insignito dell’Order of Merit nel 1981.
Nel 1957 Oliver diresse e interpretò Il principe e la ballerina, tratto da un’opera teatrale di Terence Rattigan, con un’attrice che aveva fortemente voluto per la parte principale: Marilyn Monroe. Nella sua biografia, e anche in quella di Arthur Miller, il drammaturgo all’epoca marito della star bionda, sono rievocati i grossi problemi nella realizzazione del film a causa della dipendenza della Monroe da alcol e psicofarmaci. In quel periodo terminò il matrimonio con Vivien Leigh e i due divorziarono nel 1960.
Dopo l’apertura del National Theatre, Olivier temette di non avere abbastanza soldi per la propria famiglia dopo la sua morte. Fu così che fra il 1973 e il 1986, quando la sua salute peggiorò, egli partecipò a molti film e speciali televisivi esclusivamente per denaro, con la sola condizione che non dovesse partecipare alla promozione pubblicitaria di queste opere.
Morì a Steyning nel West Sussex in Inghilterra a causa di complicazioni di malattie neuromuscolari e cancro all’età di ottantadue anni.
Lord Olivier è sepolto nell’angolo dei poeti all’interno dell’Abbazia di Westminster a Londra. I premi assegnati dalla The Society of London Theatre (Società dei teatri Londinesi) fu rinominata Laurence Olivier Award (Premio Laurence Olivier) in suo onore nel 1984.
Quindici anni dopo la sua morte Olivier apparve in un nuovo film. Per mezzo delle tecnologie digitali di grafica computerizzata alcuni filmati realizzati quando era giovane vennero integrati nel film di fantascienza Sky Captain and the World of Tomorrow del 2004.
Recenti studi e biografie, come quella di Michael Munn (autore anche delle biografie di James Stewart, Gregory Peck, John Wayne e Frank Sinatra), sostengono che durante il secondo conflitto mondiale Olivier sia stato assoldato come spia per conto dei servizi segreti britannici al fine di sensibilizzare l’ambiente cinematografico statunitense sulla necessità di intervenire contro la Germania nazista.