Talijanski redatelj i scenarist, filmsku karijeru započeo je radeći kao činovnik u elektrani Edison-Volta koja je sponzorirala filmske i kazališne projekte. Kroz sedam godina za tvrtku je snimio mnoge dokumentarne filmove postavši i odgovornim za tamošnji filmski odjel. Zadnji film koju je snimio za njih bio je ujedno i njegov prvi igrani film Il tempo si è fermato (1958). Nakon uspjeha toga filma Olmi je otišao u Milano i tamo suosnovao neovisnu filmsku kompaniju Twenty Four Horses za koju je snimio poluautobiografski igrani film Il posto (1961). Uslijedili su Zaručnici (I fidanzati, 1963) i Došao je čovjek (E venne un uomo, 1965), biografija pape Ivana XXIII koja se pokazala kao komercijalno neuspješna. Nakon toga posvetio se tv filmovima, vrativši se na veliko platno tek 1978. filmom Stablo za klompe (L' albero degli zoccoli) koji je osvojio Zlatnu palmu u Cannesu 1978. i smatra se njegovim najboljim filmom. Njegovi manje važni filmovi su Cammina, cammina (1982), Lunga vita alla signora (1987), La leggenda del santo bevitore (1988), Il mestiere delle armi (2001).
Njegova je karakteristika rad s glumcima amaterima (s iznimkom filma Došao je čovjek) i snimanje na autentičnim lokacijama, a često se služi dugim kadrovima prikazujući živote običnih ljudi.