Olivier Lièvremont est né à Besançon dans le Doubs dans une famille originaire de Franche-Comté. Il est le cousin germain de Marc, Thomas et Matthieu Lièvremont ainsi que le filleul de Marc, sélectionneur du XV de France de 2008 à 2011. Étudiant à la fac de sport à Besançon, il pratique notamment le judo, le tennis de table, le football et la gymnastique. Il apprend le rugby avec ses cousins dans la maison familiale à Argelès-sur-Mer[1].
Il joue son premier match à 16 ans en senior grâce à un double surclassement à Ornans dans le Doubs, club de 3e série. Il dispute une demi-finale de Reichel B à 18 ans avec Dijon[1].
Après un poste de conseiller technique départemental à Besançon en 2007-2008, il passe le concours de professeur de sport en mars 2010 puis est nommé conseiller technique régional du Poitou-Charentes en septembre 2010[1].