Тропические воды Тихого и Индийского океанов от Микронезии, Японии, Индии и Аравийского п-ва на юг до северного побережья Австралии и южной Африки. В Атлантическом океане встречается от берегов Западной Африки до севера Бразилии, Гвианы, Гайаны, Суринама и Венесуэллы. Периодически встречается в Карибском море на север до Пуэрто Рико. На востоке Тихого океана распространена от Галапагосских о-вов на север до Калифорнии. Населяет как прибрежное мелководье, так и открытое море. Её можно найти в прибрежных бухтах и устьях, но чаще она живет в самом океане, погружаясь на глубину до 150 м.
Гнездовья оливковых черепах встречаются в следующих странах: Ангола, Австралия, Бангладеш, Бенин, Бразилия, Бруней, Камерун, Колумбия, Конго Республика, Коста-Рика, Эквадор, Эль-Сальвадор, Экваториальная Гвинея, Эритрея, Французская Гвиана, Габон, Гана, Гватемала, Гвинея-Бисау, Гайана, Гондурас, Индия, Индонезия, Иран, Кот-д'Ивуар, Кения, Либерия, Малайзия, Мексика, Мозамбик, Мьянма, Никарагуа, Оман, Пакистан, Панама, Перу, Сан-Томе и Принсипи, Сьерра-Леоне, Шри-Ланка, Суринам, Тайланд, Того, Тринидад и Тобаго, Вануату, Вьетнам.
В зимнюю спячку не впадает.