Istnieje wiele różnych zastosowań oliwy z oliwek, najczęściej do smażenia i dressingów. Może być również stosowany w marynatach lub w dipach do warzyw lub pieczywa. Oliwa z oliwek może być również używana do pieczenia, często w celu zmniejszenia zawartości tłuszczów nasyconych w wypiekach.
Oliwa z oliwek jest powszechnie używana zamiast masła lub innych olejów do smażenia lub gotowania mięs i warzyw. Oliwa z oliwek z pierwszego tłoczenia jest zdrowsza niż wiele innych, a produkowana z wysokiej jakości oliwek może nadać smak gotowanym potrawom. W przypadku smażenia lub smażenia na patelni ważne jest, aby temperatura była umiarkowana, ponieważ oliwa z oliwek ma stosunkowo niski punkt wędzenia i może się łatwo przypalić. Oliwa z oliwek może być odpowiednia do gotowania w wysokiej temperaturze, o ile jest używana z olejem o wyższym punkcie dymienia, takim jak olej rzepakowy lub olej roślinny.
Jednym z najpopularniejszych zastosowań oliwy z oliwek są dressingi. Sosy w stylu włoskim i dressingi Caesar są wykonane głównie z oliwy z oliwek z pierwszego tłoczenia. Sprawdza się również w wielu innych dressingach do sałatek z makaronu, ziemniaków i sałat i może zastąpić prawie każdy olej. Po prostu wymieszaj oliwę z octem lub innym kwasem i dowolnym rodzajem przypraw. Oliwa z oliwek jest również często używana do przyprawiania gotowanej żywności; można go skropić na parze warzyw, mięs, zup lub makaronu bezpośrednio przed podaniem, aby uzyskać dodatkowy smak.
Oliwa z oliwek jest powszechnym składnikiem marynat do mięs i warzyw. Używanie oliwy z oliwek w marynacie do mięsa może być dobrym sposobem na uzyskanie smaku oliwy bez gotowania z nią. Może to zmniejszyć ryzyko spalenia oleju podczas gotowania w wysokiej temperaturze, zwłaszcza podczas grillowania. Oliwa z oliwek i inne składniki mogą być używane do marynowania warzyw przed gotowaniem lub grillowaniem; działa to szczególnie dobrze z warzywami na szpikulcu.
Inne popularne zastosowania oliwy z oliwek to dipy do warzyw lub chleba. Kiedy olej doda się do majonezu lub kwaśnej śmietany, może być zdrowym, aromatycznym dipem dla różnych krojonych warzyw. Oliwa z oliwek zmieszana z czosnkiem, solą i ziołami, takimi jak bazylia i rozmaryn, jest popularnym dipem do świeżo upieczonego chleba w wielu częściach świata, zwłaszcza we Włoszech. Do takich zastosowań zazwyczaj najlepiej jest używać najwyższej jakości dostępnej oliwy z oliwek z pierwszego tłoczenia.
Jednym z najmniej znanych zastosowań oliwy z oliwek jest pieczenie. W wielu różnych wypiekach, zwłaszcza ciastach, oliwę z oliwek można zastąpić olejem roślinnym lub masłem, aby poprawić zdrowotność potrawy; może to znacznie zmniejszyć ilość cholesterolu i tłuszczów nasyconych. W przypadku dodawania oliwy z oliwek do pieczenia, zazwyczaj najlepiej jest używać oliwy z oliwek z późnych zbiorów, ponieważ ma ona mniej wyraźny smak; oliwa z oliwek wykonana z pierwszego tłoczenia może powodować niepożądany smak.