Η Ολυμπία Μυτιλήναιου αποφοίτησε από τη σχολή Σταυράκου και ξεκίνησε την καριέρα της ως βοηθός οπερατέρ. Το 1999 πέρασε οριστικά στη διεύθυνση φωτογραφίας κάνοντας ταινίες μεγάλου και μικρούς μήκους ,ντοκυμαντέρ ,διαφήμιση ,video clip, video art. Η δουλειά της έχει παιχτεί σε πολλά μεγάλα φεστιβάλ στην Ελλάδα και στο εξωτερικό. Κάποιες από αυτές τις ταινίες είναι : Η ''Στρελλα'' του Πάνου Κούτρα που έκανε παγκόσμια πρεμιέρα στη Berlinale to 2009, η ''Miss Violence'' του Αλεξάνδρου Αβρανά που κέρδισε 4 βραβεία στο φεστιβάλ του Βενετίας 2013, μεταξύ αυτών τον Αργυρό Λέοντα καθώς και 4 ακόμη βραβεία σε άλλα διεθνή φεστιβάλ. Για την ίδια ταινία κέρδισε 2 βραβεία φωτογραφίας ,το Xvii international Gianni Dimitris Venanzo και το  New cinematographers award -Terre di cinema. Πρόσφατα, συνεργάστηκε με την Αλγερινή Rayhana στην ταινία ''A mon age, je me cache encore pour fumer'' με πρωταγωνίστρια την Hiam Abbas, σε παραγωγή  της Michele Ray-Gavras. Στον εικαστικό χώρο συνεργάστηκε με τον Στέφανο Τσιβόπουλο για το video ''Ιστορία Μηδέν'' που ήταν η επίσημη συμμετοχή της Ελλάδας στην Μπιενάλε της Βενετίας . Στο χώρο του ντοκυμαντέρ πρόσφατα συνεργάστηκε με τον Talal Derki στο project ''Ode to Lesvos'' για την Johnnie Walker. Είναι μέλος της Ελληνικής και Ευρωπαϊκής Ακαδημίας και μέλος στην Ένωση Ελλήνων διευθυντών Φωτογραφίας. Ζει και εργάζεται στην Αθήνα .