Lena Olin estudió actuación en la Academia Nacional de Arte Dramático de Suecia y a los 19 años fue coronada Miss Escandinavia 1974 en Helsinki, Finlandia. Trabajó como maestra sustituta y como enfermera antes de convertirse en actriz. Actuó durante más de una década con el Royal Dramatic Theater de Suecia (1980–1994) y apareció en papeles pequeños de varias películas suecas y producciones de la Televisión Sueca. Apareció en After the Rehearsal (1984) de Ingmar Bergman, Chocolat (2000), dirigida por su esposo Lasse Hallström, La reina de los condenados (2002), Casanova (2005) y Una pasión secreta (2008). Olin también fue miembro principal del reparto en la segunda temporada (y una estrella invitada recurrente en temporadas posteriores) de la serie de televisión Alias. Fue nominada para varios premios de actuación, incluido un Globo de Oro por La insoportable levedad del ser (1988) y un Premio de la Academia por Enemies, A Love Story (1989). En 2020 tendrá un papel recurrente en la serie Hunters de Amazon Prime, creada por Jordan Peele.