Pertencia à mais alta nobreza bizantina e casou ainda muito jovem com o prefeito de Constantinopla. Enviuvando aos 20 anos de idade, não quis contrair novo casamento, mas resolveu consagrar-se inteiramente a Deus, e utilizou sua imensa riqueza na fundação de um hospital e um orfanato, servidos por religiosas das quais ela era superiora. Quando São João Crisóstomo, seu diretor espiritual, foi injustamente expulso do Patriarcado de Constantinopla, Santa Olímpia continuou fiel a ele e se recusou a reconhecer o intruso irregularmente nomeado para substituí-lo como patriarca. Foi por isso perseguida e teve sua comunidade dispersada. Partiu para o exílio, onde morreu ainda jovem.