Hún fæddist í Cambridge í Bretlandi árið 1948 en þegar hún var sex ára gömul flutti hún ásamt fjölskyldu sinni til Melbourne í Ástralíu. Hún fluttist síðan til Bretlands árið 1965 til að eltast við drauminn um að verða söngkona. 

Newton-John var hvað þekktust fyrir leik sinn í kvikmyndinni Grease frá árinu 1978 þar sem hún lék Sandy Olsson. Hún hafði áður slegið í gegn sem söngkona en lög á borð við You‘re the One that I Want, Summer Nights og Hopelessly Devoted to You úr Grease munu lifa í manna minnum það sem eftir er.

Newton-John greindist fyrst með brjóstakrabbamein árið 1992 en tókst að sigra það. Hún greindist hins vegar aftur árið 2013 og enn einu sinni árið 2017. Samkvæmt TMZ vildi talsmaður fjölskyldu hennar ekki staðfesta hvort það hafi verið krabbameinið sem dró hana til dauða.

Newton-John eignaðist eina dóttur, Chloe Lattanzi, með fyrrverandi eiginmanni sínum, leikaranum Matt Lattanzi. 

Olivia giftist John Easterling, stofnanda Amazon Herb Company, árið 2008 en þau bjuggu saman seinustu ár Oliviu á búgarði í Santa Ynez-dalnum í Kaliforníu-ríki.