Aos 3 anos, sua família mudou-se para Nesbit, Mississippi, onde ela cresceu, depois de viver brevemente em Memphis. Olivia era ginasta e lider de torcida. Seus pais são Mark e Kim Holt. Ela tem um irmão mais novo chamado Cade. Ela atualmente reside em Los Angeles, Califórnia, com sua família.

Olivia começou sua carreira de atriz quando ela começou a se apresentar em produções teatrais locais. Ela já apareceu em vários comerciais de televisão, incluindo da Hasbro, Kidz Bop 14, Mattel, as bonecas Bratz, Littlest Pet Shop, e produtos Menina Gourmet.

Olivia fez o teste para a série de artes marciais da Disney XD, Kickin' It, que estreou em 2011. Possuindo habilidades em ginástica, ela recebeu um telefonema de volta dos produtores e se juntou ao elenco no mesmo ano. Ela apareceu em todas as temporadas, retratando o papel de Kim. Olivia então estrelou o Filme Disney Channel, Girl Vs. Monster (estreou em outubro de 2012). Ela interpreta a personagem principal, Skylar Lewis, uma adolescente que descobre que sua família há muito tempo trabalhou como caçadores de monstros, e ela é a próxima na linhagem.

Revelou a Radio Disney que as cantoras Ellie Goulding, Jess Glynne e Adele a influenciaram na carreira de cantora.

Em 2017, Olivia foi escalada como Tandy Bowen na nova série do canal Freeform, Marvel's Cloak & Dagger, em parceria com a Marvel Television.