Han har også tidligere arbeidet i SSB og kjenner organisasjonen godt fra stillinger som forsker, seniorforsker og leder for Olje- og energigruppa i tiden 1977–1990.
Etter ett år i ECON, Senter for økonomisk analyse, kom han tilbake til SSB som forskningssjef i årene 1991–1994. Fra 1996 til 1999 var han ansatt som forskningsdirektør og leder av Forskingsavdelingen samme sted. Fra 1999 til han ble direktør i SSB var han ekspedisjonssjef i Økonomiavdelingen i Finansdepartementet, og Olsen er en av arkitektene bak handlingsregelen.[3][4]
Han ble opprinnelig utnevnt som sentralbanksjef for en åremålsperiode på seks år.[5] Olsen ble i statsråd i mai 2016 gjenoppnevnt til sentralbanksjef og leder for Norges Banks hovedstyre for en ny åremålsperiode.[6]
I 2024 utgav han memoarboka «Lykkelandet: En fortelling fra innsiden av det norske oljeeventyret»[7]
^Portrettintervju i Morgenbladet 29. oktober 2010: «– Jeg vil ikke finne på å kalle meg handlingsregelens far, det er Karl Eirik Schjøtt-Pedersen og Jens Stoltenberg, for det var de som besluttet dette. Men slike endringer og forslag kommer jo, og bør komme, som et resultat av råd fra embetsverket. Det som er riktig er at på det tidspunktet ledet jeg den avdelingen i Finansdepartementet som hadde ansvaret for å ta nettopp sånne initiativ. Så ja, jeg var sånn sett ganske delaktig i den prosessen.»
^Portrettintervju i Dagens Næringsliv 30. oktober 2010: «Øystein Olsen er en av de biologiske fedrene til handlingsregelen (han er nøye med å understreke at farskapet var på fagsiden) som skal svinebinde nasjonen til sparegrisen og forhindre at oljeformuen årelates i big, greedy gulps»