Olivier Brousse commence sa carrière en 1990, comme directeur commercial de Unic Systèmes, société de vente de tables à dessin et de systèmes de CAO/DAO.
En 1994, il rejoint la Compagnie générale des eaux en tant que chargé de mission auprès d'Henri Proglio. Il passe quatorze ans au sein du groupe Veolia Environnement. En 1998, il est nommé directeur général de la filiale transport du groupe au Royaume-Uni (anciennement Connex)[5]. Il gère réseau ferroviaire privatisé[6] avec, pour mission, d’en améliorer la qualité de service, largement décriée par les usagers[7]. Six ans plus tard, il prend la tête de Veolia Transportation Inc. à Washington DC (17 000 personnes)[8]. En 2006, il revient à Paris au poste de directeur général adjoint de Veolia Transport.[réf. nécessaire]
Directeur général du groupe Saur à partir de 2008[9], Olivier Brousse contribue à développer les activités du groupe en Europe et au Moyen-Orient[10].
Il est nommé président du groupe en , et engage des négociations avec les 63 banques[Lesquelles ?]pour le refinancement des deux milliards d'euros de dettes du groupe[11] (issues de l'acquisition de la Saur en 2007). Au terme d’une négociation de près d'un an, et d'un conflit entre les actionnaires de la Saur[12], il conclut avec son équipe le refinancement du groupe avec une réduction de la dette de la holding à 900 millions d’euros[13].
Vice-président de la FP2E depuis 2008, il est président de à fin 2013[14].
En , le refinancement achevé, Olivier Brousse annonce son départ de la Saur[15] pour prendre la tête de l'entreprise anglaise John Laing PLC à Londres[16][source insuffisante], spécialisée dans l'investissement et la gestion de grands projets d'infrastructures (transport, énergies renouvelables, santé, propreté). À la tête de John Laing, il veut relancer les investissements de long terme dans les infrastructures, et accélérer l'internationalisation du groupe, notamment dans le secteur des transports, menacé de saturation au Royaume-Uni[17].
En , il revient chez Veolia en tant que directeur de la stratégie et de l’innovation[18]. À ce titre, il est membre du comité exécutif et du comité de direction du groupe.
En , il est nommé PDG d'Id Verde, groupe paysagiste issu des activités d'entretien d'espaces verts cédées par ISS[19],[20], leader européen avec près de 1 milliard d'euros de CA.
Autres fonctions
Olivier Brousse est administrateur de l'association 1001 Fontaines [5], et ex-administrateur du club de rugby de Brive, le club athlétique Brive Corrèze Limousin (CABCL).