Olivia Tirmarche Molina, geboren am 25. September 1980 in Ibiza, Spanien, ist eine spanische Schauspielerin aus einer bekannten Künstlerfamilie. Sie ist das älteste von sechs Kindern und Tochter der Schauspielerin Ángela Molina und des französischen Fotografen Hervé Tirmarche. Zur Familie gehören auch ihre Geschwister Paula, Mónica, Miguel und Noel Molina sowie ihr Großvater, der Sänger Antonio Molina.

Ihr Filmdebüt gab sie 2000 in Jara, gemeinsam mit ihrer Mutter. Bekannt wurde sie durch die Jugendserie Al salir de clase (2000–2002) sowie durch Auftritte in dem Horrorfilm School Killer und TV-Produktionen wie Física o química, Bajo sospecha, Luna, el misterio de Calenda, Amar es para siempre und der dystopischen Serie La valla (2020).

Auf der Bühne war sie in klassischen und modernen Stücken in ganz Spanien zu sehen, unter anderem in Perfectos desconocidos, Las Amazonas, Tristana und De repente, el último verano, oft unter der Regie von José Luis Saiz oder Tomaz Pandur.

Seit 2010 ist sie mit dem Schauspieler Sergio Mur liiert. Das Paar hat zwei Kinder, geboren 2012 und 2016.