Az olívaolaj 77%-ban egyszeresen telítetlen zsírsavakat (oleinsavakat) és 9%-ban többszörösen telítetlen zsírsavakat tartalmaz. A telített zsírsavak aránya 10–14%. Az extraszűz olívaolajban 1,1% aromaanyag van, amely antioxidánsokból és természetes vitaminokból áll. Tartalmukat az éghajlat, a talaj minősége, a gyümölcs fajtája és minősége, a szüretelés ideje és a sajtolás módja határozza meg.
A napi négy-öt evőkanálnyi olívaolaj javítja az infarktusbetegek vérképét. Más tanulmányok szerint napi kétharmad evőkanálnyi olívaolaj csökkenti a férfiak vérnyomását. Mivel az olívaolaj könnyen emulgeál, hamar felbomlik az emésztőrendszerben. Máj- és epediéta esetén is megfelelő zsiradék, de savcsökkentő hatása is ismeretes. Az olívaolaj ellenállóbbá teszi a sejtmembránt, ezáltal a sejtek védettebbé válnak a szabad gyökök támadása ellen. Feltételezik, hogy az olívaolajban levő antioxidánsok – ha az emberi sejtek elegendő mennyiségben veszik fel őket – ellenállóvá tesznek a kórokozókkal szemben.
Mivel az olívaolaj a melegítés során másképp viselkedik, mint a többi olaj, melegkonyhai használatra – sütésre, főzésre – is ajánlható.Az olívaolaj 210 Celsius-fokon kezd égni, míg a napraforgóolaj 170, a vaj pedig 132 Celsius-fokon. A nagy oleinsav-tartalom miatt az olívaolaj még többszörös melegítés során sem törik meg, s alig keletkezik belőle oxidációs melléktermék. Fontos azonban, hogy ne hagyjuk túlmelegedni, és szűrjük át.
