在《贝茨旅馆》中饰演Emma2012年,奥利维亚·库克在英国BBC电视剧《黑暗救赎》第一季饰演女主角MegDemoys；同年,她还在《黑暗救赎》的男主角克里斯托弗·埃克莱斯顿推荐下,在BBC迷你剧《鬼宅秘闻》饰演了Nancy。2013年,奥利维亚·库克出现在线电视网A&E打造的希区柯克电影《惊魂记》的前传连续剧《惊魂序曲》里,在这部由弗莱迪·海默和维拉·法梅加主演的连续剧中饰演充满激情的女孩Emma。2014年,奥利维亚·库克在恐怖电影《死寂亡灵》里出演主要角色JaneHarper,那位遭受了恐怖人体实验的女孩。她还在这年上映的电影《信号》里饰演了Haley。同年,她又主演了一部恐怖电影《死亡占卜》,片中饰演了女主角LaineMorris。《头号玩家》海报2018年,奥利维亚·库克在科幻冒险电影《头号玩家》中饰演女主角萨曼莎·库克,阿尔忒弥斯。2021年2月5日,奥利维亚·库克与杰克·奥康奈尔主演的科幻爱情片《小鱼》上映。2022年4月1日,参演的惊悚片《流人第一季》播出；8月21日,参演的《权力的游戏》衍生剧《龙之家族第一季》开播,在剧中饰演阿莉森·海塔尔；12月2日,参演的谍战剧《慢马》第二季将上线AppleTV+,在剧中饰演SidBaker。