Predtým ako sa Olinová stala herečkou pracovala ako nemocničná sestra. Desať rokov hrala so švédskym Kráľovským dramatickým divadelným zborom, ktorý hrával klasické hryWilliama Shakespeara.
Ingmar Bergman ju v roku1976 obsadil v menšej roli vo filmeAnsikte mot ansikte.
V roku1980 Olinová bola jedna z prvých herečiek ktoré získaliCenu Ingmara Bergmana. Medzinárodný debut Olinová dostala vo filmeEfter repetitionen. V roku1988 Olinová hral po bokuDaniela Day-Lewisa v americkom filmeThe Unbearable Lightness of Being. Za svoj herecký výkon získala nomináciu naZlatý glóbus.
V roku1989 získala svoju prvú nomináciu naOscara, za filmEnemies: A Love Story, kde si zahrala po bokuAnjelici Houston aRona Silvera.
V roku1994 Olinová hrala vo filmeRomeo Is Bleeding. Objavila sa v roku2000 vo filmeChocolat, ktorý získal päť nominácií naOscara, z toho Olinová získala nomináciu na cenuBAFTA.
Od roku2002 do roku2006 sa Olinová objavila po bokuJennifer Garner, v seriályAlias. Jej postava bola ruská špiónka, Irina Derevko. Za svoju hereckú rolu získala nomináciu v roku2003 na cenuEmmy.
V roku2008 získala Olinová menšiu, no za to významnú úlohu vo filmeThe Reader, po bokuKate Winslet aRalpha Fiennesa.