橄榄油含有丰富的不饱和脂肪酸。其单不饱和脂肪酸含量占84%-86%, 是植物油中含量最高的。它的多不饱和脂肪酸占5%-7%, 其中的ω-6系列多不饱和脂肪酸（主要是亚油酸）与ω-3多不饱和脂肪酸（主要是α一亚麻酸）的比值是4-7: 1, 这一比值被营养学家认为是适宜的比值，有利于防止代谢紊乱和预防糖尿病、高血压病等与营养相关的疾病。它含有的亚油酸和α-亚麻酸为必需脂肪酸，人体不能制造，必须从食物中获得，橄榄油是人们获取这两种脂肪酸的良好来源。橄榄油中对健康不利的饱和脂肪酸的含量只占9%-11%, 低于任何一种植物油，更低于猪油。
橄榄油含有的维生素A、D、E、K, 较一般的植物油多。
橄榄油突出特点是含有大量的单不饱和脂肪酸。单不饱和脂肪酸除能供给人体热能外，还能调整人体血浆中高、低密度脂蛋白胆固醇的比例，能增加人体内的高密度脂蛋白HDL (好胆固醇）的水平和降低低密度脂蛋白LDL (坏胆固醇）水平，从而能防止人体内胆固醇过量。因此，对于习惯摄食肉类食物而导致饱和脂肪酸与胆固醇摄入过多的人，选择橄榄油做食用油，便能有效的发挥其降血脂的功能，从而可以防止发生高血脂症、脂肪肝和保护心脏，有助于减少高血压病、冠心病、脑中风等富贵病的发生风险。
橄榄油还有如下的保健功能：
1、抗癌
能减少癌症的发生和增强癌症病人化疗和放疗的治疗效果。
2、抗衰老与利智健脑
能减慢老年人神经细胞功能退化和大脑萎缩，进而能预防和推迟发生老年性痴呆。
3、防辐射
经常使用电脑和常看电视的人，常食有益。
4、改善消化系统功能
能促进胆汁分泌和激化胰酶的活力，从而可以起到防控胃溃疡、十二指肠溃疡和胆道疾病的作用。
5、能增强骨骼对矿物质钙的吸收
有利于预防骨质疏松症。
6、橄榄油的营养成分和母乳相似，极易吸收
能促进婴幼儿神经和骨骼发育，故是孕妇和产妇极佳的营养品。
7、妇女经常食用橄榄油，能增强皮肤弹性，收到润肤美容的效果。
希腊有一座位于地中海中的名叫克里特的岛屿，岛上居民的脑中风、癌症、老年性痴呆症的发生率是全世界最低的，几乎不发生心脏病，人均寿命也长。世界卫生组织调查后，得出的一个原因是，该岛盛产橄榄，居民素以橄榄油作为日常食用油。现今，国外营养学家最称誉的健康膳食模式是“地中海饮食”，地中海饮食的一个重要组成因素，即居民每天食用橄榄油。
食物经橄榄油烹制后，味道鲜美，香浓爽口。作为食用油，它可用于炒、煎、炸、蒸。其最适合的吃法，是做凉拌菜和色拉。用其炒食大米饭，最为可口。
橄榄油还适合烘焙面包和点心。
橄榄油有一个不同于一般食用油的特点是，可以不用加热，便能直接食用。
橄榄油价格昂贵。营养学家提倡食用油多样化，将橄榄油与花生油、大豆油、葵花子油、亚麻子油等植物油轮换食用，在我国，部分城市居民是能够做到的。
橄榄油虽是有益于健康的油脂，但作为日常食用油，也不应食之太多。按《中国居民膳食指南（2007) 》对中国成人的推荐量标准，包括橄榄油在内的食用油的一日摄取总量，不应超过25-30克。
出于防病、治病、食疗的目的食用橄榄油，适宜直接服用。国内有人提出，最好每天吃两次，每次吃10-15毫升。
橄榄油应在阴凉干燥处储放，其正常颜色为浅黄至淡绿。
橄榄油还可做美容护肤剂外用，方法是直接涂抹于颜面部与手部的皮肤上。
