Olivier Patey studierte an der École de Danse de l’Opéra national de Paris und anschließend an der Royal Ballet School in London. Im Alter von sechzehn Jahren trat er dem Ballett der Opéra national de Paris bei und wurde sehr schnell mit Solorollen betraut. Er arbeitete unter anderem mit George Balanchine, Jérôme Robbins und Roland Petit. 1983 wurde Olivier Patey zum Ersten Tänzer befördert und von Rudolf Nurejew ausgewählt, um den Franz in Coppélia zu interpretieren. Im Jahr 2000 war er stellvertretender künstlerischer Leiter und Chefballettmeister des Staatstheaters Braunschweig, 2013 wurde er Meister des Opera Ballet Vlaanderen.
Während seiner Karriere als Tänzer teilte Olivier Patey die Bühne mit den größten Stars: Rudolf Nurejew, Mikhail Baryshnikov, Vladimir Vasiliev, Ekaterina Maximova, Natalia Bessmertnova und Nina Ananiashvili vom Bolschoi, die ihn kürzlich nach Tiflis einlud, um am Georgischen Nationalballett zu unterrichten.
Olivier Patey sitzt seit 1995 in zahlreichen Jurys internationaler Wettbewerbe (Moskau, Paris, Tokio).
Auf seine Initiative hin bietet Pathé-Live Live-Übertragungen des Bolschoi-Balletts für mehr als tausend Kinosäle weltweit an.