子役としては活動を続けることなく学業に専念し、キャンベル・ホール・スクール（英語版）を2007年に卒業後、ティッシュ・スクール・オブ・ジ・アーツ（英語版）とアトランティック・シアター・カンパニー（英語版）に通っていた（2013年3月卒業）[5]。

2011年、サンダンス映画祭で上映されたインデペンデント映画『サイレント・ハウス（英語版）』と『マーサ、あるいはマーシー・メイ』で劇場映画デビューし、後者の作品で30の賞にノミネートされ、その内第37回ロサンゼルス映画批評家協会賞新人賞をはじめとする10の賞を受賞。

2014年、『GODZILLA ゴジラ』に出演。同年の『キャプテン・アメリカ/ウィンター・ソルジャー』へのカメオ出演を経て、『アベンジャーズ/エイジ・オブ・ウルトロン』（2015年）より「マーベル・シネマティック・ユニバース（MCU）」にワンダ・マキシモフ/スカーレット・ウィッチ役として参加している[4]。
人物

姉の手掛けるファッションブランド「エリザベス&ジェームズ」は、オルセンが由来になっている[6]。

2012年から俳優のボイド・ホルブルックと交際し、婚約もしていたが、2015年に婚約を解消[4]。

「身内贔屓」と言われることを嫌っており、「姉たちのおかげで仕事を得たことはない」と主張している[4]。

Twitter等のSNSを利用しないことで知られていた[7]。しかし、2016年5月にInstagramを開設し、2019年5月時点で440万人のフォロワーがいた。2020年に元共演者のチャドウィック・ボーズマンが逝去した際、「追悼コメントを出さなかった」という理不尽な理由から炎上。誹謗中傷的なコメントが殺到してしまった。その後アカウントは突如削除されたが、上記の出来事がきっかけであるかは不明である。
出演作品
映画

公開年作品名役名備考吹き替え
1993
Our First Video本人役オリジナルビデオN/A
1994
The Adventures of Mary-Kate and Ashley: The Case of Thorn Mansion本人役オリジナルビデオN/A

How the West Was Fun車の中の少女テレビ映画N/A
1995
The Adventures of Mary-Kate and Ashley: The Case of the Christmas Caper本人役オリジナルビデオN/A

The Adventures of Mary-Kate and Ashley: The Case of the Mystery Cruise本人役オリジナルビデオN/A
1996
The Adventures of Mary-Kate and Ashley: The Case of the U.S. Space Camp Mission本人役オリジナルビデオN/A
2011マーサ、あるいはマーシー・メイ
Martha Marcy May Marleneマーサ木下紗華
サイレント・ハウス
Silent Houseサラ（吹き替え版なし）

Peace, Love & MisunderstandingゾーイN/A
2012レッド・ライト
Red Lightsサリー・オーウェンうえだ星子
恋するふたりの文学講座
Liberal Artsジビー・ホバーグ（吹き替え版なし）
2013キル・ユア・ダーリン
Kill Your Darlingsイーディ・パーカー渚兎奈
少女が大人に変わる夏
Very Good Girlsジェリー（吹き替え版なし）
テレーズ 情欲に溺れて
In Secretテレーズ・ラカン
オールド・ボーイ
Oldboyマリー・セバスチャン山村響
2014キャプテン・アメリカ/ウィンター・ソルジャー
Captain America: The Winter Soldierスカーレット・ウィッチカメオ出演（クレジットなし）（台詞なし）
GODZILLA ゴジラ
Godzillaエル・ブロディ波瑠[8]
2015アベンジャーズ/エイジ・オブ・ウルトロン
Avengers: Age of Ultronワンダ・マキシモフ / スカーレット・ウィッチ行成とあ[9]
アイ・ソー・ザ・ライト
I Saw the Lightオードリー・ウィリアムズ
2016シビル・ウォー/キャプテン・アメリカ
Captain America: Civil Warワンダ・マキシモフ / スカーレット・ウィッチ
2017イングリッド -ネットストーカーの女-
Ingrid Goes Westテイラー・スローン伊藤静
ウインド・リバー
Wind Riverジェーン・バナー行成とあ
さようなら、コダクローム
Kodachromeゾーイ・カーン宮島依里
2018アベンジャーズ/インフィニティ・ウォー
Avengers: Infinity Warワンダ・マキシモフ / スカーレット・ウィッチ行成とあ[10]
2019アベンジャーズ/エンドゲーム
Avengers: Endgame
2022ドクター・ストレンジ/マルチバース・オブ・マッドネス
Doctor Strange in the Multiverse of Madness

テレビ

年作品名役名備考吹き替え
1995フルハウス
Full HouseGirl with flowers第8シーズン第24話「抱きしめて家族（後編）」
クレジットなし
2018-2019
Sorry for Your Lossリー・ショウ計20話出演
兼製作総指揮N/A
2021ワンダヴィジョン
WandaVisionワンダ・マキシモフ / スカーレット・ウィッチDisney+オリジナル作品行成とあ
2021-2022マーベル・スタジオ アッセンブル
Marvel Studios: Assembled本人ドキュメンタリー
計2話出演
2022サタデー・ナイト・ライブ
Saturday Night Live本人「Benedict Cumberbatch/Arcade Fire」
2023ラブ&デス
Love & Deathキャンディ・モンゴメリーミニシリーズ
ホワット・イフ...?
What if…?ワンダ・マキシモフ / スカーレット・ウィッチ声の出演
第2シーズン

参考文献^ “ ⇒Elizabeth Olsen: 5 Things You Need to Know” (英語). ハリウッド・リポーター (2011年1月24日). 2011年10月24日閲覧。
^ “ ⇒Elizabeth Olsen, younger sister of Mary-Kate and Ashley, makes name for herself” (英語). エンターテインメント・ウィークリー (2010年9月3日). 2011年10月24日閲覧。
^ “Elizabeth Olsen - Filmography by year” (英語). インターネット・ムービー・データベース. 2011年10月24日閲覧。