Avant de commencer une carrière dans la parfumerie, Olivier Polge étudie l'histoire de l'art. Il commence à travailler chez Charabot, usine de sa ville natale à Grasse spécialisée dans la transformation d'ingrédients pour la parfumerie, puis rejoint ACM à Genève. À partir de 1998, Olivier Polge travaille chez International Flavors and Fragrances, société de création de parfums, à New York[2]. Il revient en France en 2003 toujours chez IFF, où il signe ses premières créations, dont le parfum Dior Homme en 2005[3].
En 2012, Olivier Polge participe à la création de SpiceBomb de Viktor & Rolf[7], de La Vie est belle de Lancôme, et de Repetto pour la marque éponyme en 2013[3]. En , il intègre Les Parfums Chanel[8]. Il y rejoint Christopher Sheldrake, directeur de recherche et développement du laboratoire, mais aussi son père Jacques Polge qui y travaille comme parfumeur depuis 1978[9]. Olivier Polge succède à ce dernier au sein de Chanel[10] avec l'objectif «de garantir la conservation d’un patrimoine olfactif unique, et d’innover»[11] au début de l'année 2015[3].
Il a créé en 2015 N°5 L'Eau, eau de parfum dérivée N°5[12].
