Olivia Ross wurde in Paris geboren und ist eine britisch-französische Schauspielerin. Sie studierte Schauspiel an der Guildhall School of Music and Drama in London. Ihre Theaterkarriere begann sie am Shakespeare’s Globe Theatre. Zuvor spielte sie die Hauptrolle in dem französischen Film „Tout est pardonné“ unter der Regie von Mia Hansen-Løve.

Es folgten mehrere Nebenrollen in französischen Filmproduktionen, darunter „Je l’aimais“ (2009) und „Der Vater meiner Kinder“ (2009) sowie „Eden – Lost in Music“ (2014) unter der Regie von Mia Hansen-Løve und „Personal Shopper“ (2016) unter der Regie von Olivier Assayas. 2015 verkörperte Ross die Rolle der Mathilde Perrucci in der Miniserie „North Bend“ und im darauffolgenden Jahr die der Mademoiselle Bourienne in der Miniserie „Krieg und Frieden“. Sie übernahm die Hauptrolle in dem Drama „Souffer Plus Fort Que La Mer“ (2016) unter der Regie von Marine Place. Anschließend spielte sie Nadia in der preisgekrönten Serie „Killing Eve“. In der ersten Staffel der Fernsehserie „Knightfall“ (2017–2019) verkörperte sie die weibliche Hauptrolle der französischen Königin Johanna. Kürzlich schloss sie die Dreharbeiten zur Canal+-Originalserie „Les Sentinelles“ ab. Olivia Ross wird im neuen Film „White Bird“ von Marc Forster zu sehen sein, der im Herbst 2023 in die Kinos kommt.