Olivia Isabel Rodrigo est née le 20 février 2003 à Murrieta en Californie. Elle est l'enfant unique de Sophia, professeure d'école d'origine irlandaise et allemande, et de Ronald Rodrigo, thérapeute familial d'origine philippine, mariés depuis 2001. La famille s'installe à Temecula dans le comté de Riverside en Californie peu après la naissance d'Olivia.

Lorsqu'elle était à l'école maternelle, elle commence à prendre des cours de piano. Dès l'âge de six ans, elle prend des cours de chant et de comédie, puis commence à jouer dans des productions théâtrales amateur des écoles Lisa J. Mails Elementary School et Dorothy McElhinney Middle School. À l'âge de douze ans, elle prend des cours de guitare. Elle grandit en écoutant les artistes préférés de ses parents tels que No Doubt, Pearl Jam, The White Stripes ou encore Green Day. Lorsqu'elle découvre la musique de Taylor Swift, Olivia Rodrigo devient fan et commence à écrire ses propres chansons. Elle déménage à Los Angeles avec ses parents quand elle obtient son rôle dans la série télévisée Frankie et Paige.

En tant qu'actrice, elle se fait connaître avec le rôle de Paige Olvera dans la sitcom Frankie et Paige puis avec celui de Nini Salazar-Roberts dans High School Musical : La Comédie musicale, la série, première série de la franchise High School Musical.

Après avoir signé avec Interscope et Geffen Records, elle sort son premier single, intitulé Drivers License, en 2021, qui rencontre un énorme succès dans plusieurs pays dont les États-Unis et bat plusieurs records de streaming à sa sortie. Son premier album studio, Sour, sort le 21 mai 2021. Il bat le record de l'album le plus écouté en une semaine pour une artiste féminine sur la plateforme de streaming Spotify et devient en 2024 l'album d'une artiste féminine le plus écouté de la plateforme avec plus de 12 milliards d'écoutes.

Son deuxième album, Guts, sort en 2023.

En juillet 2018, Olivia Rodrigo et Ethan Wacker ont démarré une relation mais n'ont confirmé les rumeurs de leur romance qu'en janvier 2019 où ils annoncent l'anniversaire de leur six mois.

Entre 2019 et 2020 , elle a entretenu une relation de quelques mois avec le chanteur et acteur Joshua Bassett, son partenaire dans High School Musical : La Comédie musicale, la série, qui est notamment la principale source d'inspiration de son premier album Sour.

En juin 2021, elle est photographiée par des paparazzi embrassant le producteur Adam Faze, confirmant leur relation, qui aurait pris fin en janvier 2022. De février 2022 à l'été de la même année, elle aurait entretenu une relation avec le DJ et organisateur de soirées Zack Bia.