Olivia Thirlby est une actrice américaine née le 6 octobre 1986 à New York. Très tôt, elle manifeste son désir de devenir comédienne. Formée au théâtre shakespearien, elle a successivement suivi les cours au Globe Theatre de New York et à l'Académie Royale d'Art dramatique à Londres.En 2006, elle est à l’affiche de Vol 93 de Paul Greengrass et de Snow Angels de David Gordon Green avec Kate Beckinsale, présenté au festival de Sundance en 2007. Elle commence à se faire connaître du grand public en interprétant le rôle de Leah, la meilleure amie d'Ellen Page dans Juno (2007) de Jason Reitman. La même année, elle est à l’affiche du film surnaturel Si j'étais toi de Vincent Perez, avec David Duchovny et Lili Taylor. Elle enchaîne l'année suivante en jouant dans Wackness de Jonathan Levine aux côtés de Ben Kingsley et Josh Peck. En 2009, Olivia Thirlby apparaît dans une des séquences de New York, I love you, film pour lequel douze réalisateurs se sont réunis afin de raconter une histoire d'amour dans l'un des différents quartiers de New York. En juin 2008, le magazine Vanity Fair la désigne comme membre de la future nouvelle vague d'Hollywood.