Olivia de Havilland az 1930-as években egy sor kalandfilmmel futott be. Egyebek mellett játszott a Kertész Mihály és William Keighley rendezte Robin Hoodban és Kertész Halálfejes lobogó című filmjében is. A színésznőnek később saját csatáit is meg kellett vívnia: a Warner Bros. ugyanis megpróbálta megnyújtani hétéves szerződését arra hivatkozva, hogy több szerepet visszautasított, de végül Olivia de Havilland nyerte a pert, az ítélet precedens értékű lett és máig az ő nevén emlegetik.

Az Elfújta a szél című filmben Melanie szerepét játszotta, s alakítását Oscar-díjra is jelölték. Ezt követően az 1946-ban bemutatott Kisiklott élet című romantikus dráma női főszerepéért meg is kapta az amerikai filmakadémia díját. Három évvel később pedig ismét Oscar-díjas lett William Wyler Az örökösnő című filmjével.

Az ötvenes évektől Párizsban élt. 1962-ben tért vissza New Yorkba.

Fellépett a Broadway több darabjában, a hetvenes években számos film epizódszerepét alakította, majd televíziós szerepeket is játszott. Az Anasztázia című minisorozatért Golden Globe-díjjal jutalmazták. Utolsó szerepét 72 évesen A nő, akit szeretett című tévéfilmben játszotta 1988-ban.

2008-ban, 92 évesen, George W. Bush kitüntette az amerikai Nemzeti Művészeti Érdeméremmel. Emellett megkapta például a francia becsületrendet és 2017-ben a Brit Birodalom Érdemrendjét is.