橄榄油的作用具体可以分为健康作用和美容作用两大块：
一、健康作用
对婴幼儿来说：橄榄油有助于平衡新陈代谢，促进儿童神经系统，骨骼和大脑发育。
对成年人来说：有助于防止动脉硬化，心血管疾病，糖尿病和消化系统失调等疾病。
对于老年人来说：橄榄油对于骨质疏松有很好的预防作用。可以减缓细胞膜的衰退变化，从而延缓衰老。
对于妇女来说：橄榄油所含的多种营养成份，对于肌肤十分有力，是一种安全可靠的美容佳品，在西方被誉为“美女之油“。
1、促进血液循环
橄榄油能防止动脉硬化以及动脉硬化并发症、高血压、心脏病、心力衰竭、肾衰竭、脑出血。在阿尔特米斯·西莫普勒斯博士所著的《欧咪伽健康.简单易行的长寿计划》一书中提到食用油中ω-6脂肪酸会使动脉收缩，从而迫使心脏超负荷工作，造成高血压。而橄榄油中的ω-3脂肪酸能增加氧化氮这种重要的化学物质的量，可以松弛你的动脉，从而防止因高血压造成的动脉损伤。另外ω-3脂肪酸还可以从两个方面防止血块的形成。首先，它能降低血小板的黏稠度，让血小板与纤维蛋白原不易缠绕在一起;其次，ω-3脂肪酸能降低纤维蛋白原的量，也就大大减少了血栓形成的机率。
2、改善消化系统功能
橄榄油中含有比任何植物油都要高的不饱和脂肪酸、丰富的维生素A、D、E、F、K和胡萝卜素等脂溶性维生素及抗氧化物等多种成分，并且不含胆固醇，因而人体消化吸收率极高。它有减少胃酸、阻止发生胃炎及十二指肠溃疡等病的功能;并可刺激胆汁分泌，激化胰酶的活力，使油脂降解，被肠黏膜吸收，以减少胆囊炎和胆结石的发生。还有润肠功能，长期食用可以有效缓解便秘。
3、保护皮肤
橄榄油富含与皮肤亲和力极佳的角鲨烯和人体必需脂肪酸，吸收迅速，有效保持皮肤弹性和润泽;橄榄油中所含丰富的单不饱和脂肪酸和维生素E、K、A、D等及酚类抗氧化物质，能消除面部皱纹，防止肌肤衰老，有护肤护发和防治手足皴裂等功效，是可以“吃”的美容护肤品，另外用橄榄油涂抹皮肤能抗击紫外线防止皮肤癌。
4、提高内分泌系统功能
橄榄油能提高生物体的新陈代谢功能。这是因为橄榄油中含有80%以上的单不饱和脂肪酸和ω-3脂肪酸，而ω-3脂肪酸中的DHA可以增加胰岛素的敏感性，当细胞膜中不饱和脂肪酸的含量越高，拥有的双键数量越多，其活动性就越强。而有着6个双键的DHA是最不饱和脂肪酸，因此也就让细胞膜最具活动性。活动性强的细胞膜胰岛素受体的数量多，对胰岛素也就越敏感。当人体摄入适当比例的脂肪酸时，新陈代谢就更为正常，而发生肥胖、糖尿病的几率就会降低。最新研究结果表明，健康人食用橄榄油后，体内的葡萄糖含量可降低12%。所以目前橄榄油已成为预防和控制糖尿病的最好食用油。
5、对骨骼系统的益处
橄榄油中的天然抗氧化剂和 ω-3 脂肪酸有助于人体对矿物质的吸收如钙、磷、锌等，可以促进骨骼生长，另外ω-3脂肪酸有助于保持骨密度，减少因自由基(高活性分子)造成的骨骼疏松。
6、防癌作用
由于橄榄油中含丰富的单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸，其中多不饱和脂肪酸中的ω-3脂肪酸能降低癌肿从血液中提取的亚油酸的数量，使癌肿戒除了一种非常需要的营养物质。ω-3脂肪酸还能与ω-6脂肪酸争夺癌肿在代谢作用中所需要的酶，使癌细胞的细胞膜更为不饱和，变得易于破坏，能抑制肿瘤细胞生长，降低肿瘤发病率。因此它能防止某些癌变 (乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、子宫癌)：此外，ω-3脂肪酸(多不饱和脂肪酸) 还可以增加放疗及化疗的功效，放疗及化疗是通过自由基 (高活性分子)的爆发攻击细胞膜，来杀死细胞的。当细胞膜受到足够的伤害时，癌细胞就会发生自毁作用。而ω-3脂肪酸让细胞膜更易受到自由基的攻击，从而增加了化疗和放疗的功效。
7、防辐射作用
由于橄榄油含有多酚和脂多糖成分，所以橄榄油还有防辐射的功能，因此橄榄油常被用来制作宇航员的食品。经常使用电脑者更视其为保健护肤的佳品。在长时间使用电脑之前，可以用橄榄油按摩面部及眼角，也可以通过使用富含橄榄油的沐浴品来达到相同的作用。请注意由于橄榄油和月桂油含量的不同，所达到的防辐射效果也是不尽相同的。
8、制作婴儿食品
根据其成分和可消化性，橄榄油是最适合婴儿食用的油类。婴儿一半的热量来自于母奶中的油脂，在断奶后，所需要的热量就要通过饮食中的油脂获得。橄榄油营养成分中人体不能合成的亚麻酸和亚油酸的比值和母乳相似，且极易吸收，能促进婴幼儿神经和骨骼的生长发育，是孕妇极佳的营养品和胎儿生长剂，对于产后和哺乳期是很好的滋补品。
9、抗衰老
橄榄油众多成分中，胡萝卜素和叶绿素赋予橄榄油黄绿色，而叶绿素起新陈代谢作用，促进细胞生长，加速伤口愈合。还有助于美化人的外表，减少皱纹的产生。实验表明，橄榄油含有的抗氧化剂可以消除体内自由基，恢复人体脏腑器官的健康状态，能防止脑衰老，并能延年益寿。
10、预防心脑血管疾病
橄榄油它可以从多方面保护心血管系统，①它通过降低高半胱氨酸(一种能损伤冠状动脉血管壁的氨基酸)防止炎症发生，减少对动脉壁的损伤。②通过增加体内氧化氮的含量松弛动脉，降低血压。③橄榄油中的单不饱和脂肪酸能够降低LDA胆固醇的氧化的作用。④橄榄油中所含有的一种叫角鲨烯的物质，可以增加体内HDL(好胆固醇)的含量，降低LDL(坏胆固醇)的含量，而体内HDL胆固醇的数量越多，动脉中氧化了的LDL胆固醇的数量就越少。最新的研究证明。中年男性服用橄榄油后，平均胆固醇下降了13%，其中具有危险的“坏” 胆固醇竟下降了21%。⑤橄榄油能通过增加体内ω-3脂肪酸的含量来降低血液凝块形成的速度。
11、橄榄油与血压
高血压是指动脉高血压。当人体血压读数持续保持在140/90毫米汞柱以上时，就是高血压。高血压是动脉硬化发展过程中主要的风险因素之一。它与高胆固醇，吸烟，肥胖，糖尿病一起，并称为发达国家的主要健康问题。象其它风险因素一样，生活方式对高血压有直接的影响。四分之一的成年人有高血压问题。由于其对人体动脉，特别是给心脏，肾脏，大脑和眼部供血的动脉带来的损伤，高血压会增加过早死亡的危险。
还不是特别确定，地中海膳食中什么成分对降血压有作用。但是，有证据显示，在膳食中添加橄榄油(不改变任何其它形式)确实有降血压的作用。经常食用橄榄油会降低心脏收缩压和舒张压。最近有证据表明，当食用橄榄油时，每日需要服用的降压药物的剂量可以减少。这可能是由于由多酚引起的硝酸减少的缘故。