Francuski scenarist i redatelj koji je u svijet filma ušao pomažući ocu, francuskom scenaristu Jacquesu Rémyu (1910. - 1981.) koji je bio aktivan tijekom četrdesetih godina prošloga stoljeća, a kasnije se orijentirao na rad na televiziji. Kad mu se zdravlje pogoršalo, Olivier mu pomaže radeći isprva sitne poslove, a kasnije potajno i napisavši scenarije pojedinih nastavaka tv serije Maigret u očevo ime. Iako je završio francusku nacionalnu školu za primijenjene umjetnosti u Parizu školujući se za slikara, kasnije je ipak pošao očevim stopama. U periodu od 1979. do 1985. pisao je za filmski časopis Cahiers du cinéma. Uz eseje o svojim omiljenim europskim redateljima poput Roberta Bressona, Ingmara Bergmana i Andreja Tarkovskog, objavljivao je članke o američkim horor filmovima i azijskoj kinematografiji. Početkom osamdesetih snima prve kratkometražne filmove, a surađivao je i kao koscenarist na dva filma redatelja Andréa Téchinéa (Rendez-vous (1985.) i Le lieu du crime (1986.). Dugometražni redateljski debut ostvario je 1986. godine filmom Désordre (1986.). Uslijedile su drame L'enfant de l'hiver (1989.), Paris s'éveille (1991.), Une nouvelle vie (1993.) i L'eau froide (1994.). Potom snima La page blanche (1994.), nastavak L’eau froide televizijske serije Tous les garçons et les filles de leur âge... (1993. - 1994.) u kojoj su nastavke režirali francuski redatelji i redateljice novije generacije. Međunarodnu pažnju pak osvaja dugometražnim filmom, Irma Vep (1996.) koji je posveta redatelju Louisu Feuilladeu i njegovoj tv seriji Vampiri (Les vampires, 1915.), ali i hongkonškoj kinematografiji. Glavnu ulogu u filmu dodijelio je hongkonškoj zvijezdi Maggie Cheung koja u filmu glumi samu sebe. S njome se kasnije i oženio, a bili su u braku od 1998. do 2001. godine. Daljnji interes za azijsku kinematografiju iskazuje snimivši dokumentarni nastavak o tajvanskom redatelju Hou Hsiao-hsienu u sklopu televizijske serije Cinéma, de notre temps (1997.). Iduće godine snima romantičnu dramu Fin août, début septembre (1998.), a slijede povijesna kostimirana drama Ljubavne sudbine (Les destinées sentimentales, 2000.), triler Demonlover (2002.) i melodrama Clean (2004.) u kojoj opet surađuje sa Maggie Cheung. Na filmskom festivalu u Cannesu 2004. godine, za ulogu u tom filmu Cheung je osvojila nagradu za najbolju glumicu. Uzevši kratku pauzu od dugometražnih filmova, Assayas režira segment igranog omnibusa Pariz, volim te (Paris, je t'aime, 2006.). Dalje snima dva dokumentarna filma, prvo o suvremenom glazbenom festivalu Noise (2006.) i potom za televiziju Stockhausen/Preljocaj Dialogue (2007.) o njemačkom skladatelju Karlheinzu Stockhausenu, preminulom iste godine. Slijedi međunarodni triler Opasni ljubavnici (2007.) u kojem glavne uloge tumače Michael Madsen i Asia Argento uz potporu glumaca iz Hong Konga. Surađuje kao jedan od redatelja unutar omnibusa Chacun son cinéma ou Ce petit coup au coeur quand la lumière s'éteint et que le film commence (2007.) i potom za televiziju režira Eldorado (2008.), dokumentarni film o francuskom plesaču i koreografu Angelinu Preljocaju. U povodu dvadesete obljetnice postojanja francuskog muzeja Orsay produciran je igrani film L'heure d'été (2008.). Dvije godine kasnije snimio je televizijsku mini seriju (kasnije izdanu i u skraćenoj, filmskoj verziji) Carlos o teroristu aktivnom u brojnim napadima u Europi tijekom sedamdesetih i osamdesetih godina prošlog stoljeća. Trenutno mu je u post-produkciji posljednji film Après mai (2012.).