Dầu ô liu chứa lượng axit oleic dồi dào. Axit oleic là một loại chất béo không bão hòa đơn làm giảm mức cholesterol, làm giảm nguy cơ đau tim hoặc đột quỵ.
Theo How Stuff Works, dầu ô liu bao gồm từ 55 đến 80% axit oleic. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến động này bao gồm loại đất trồng ô liu và loại ô liu được sử dụng để sản xuất dầu.
Dầu ô liu cũng chứa vitamin E, axit béo omega-6 được gọi là axit linoleic và axit béo omega-3 được gọi là axit alpha linoleic.