Il a grandi dans le 20e arrondissement de la capitale française où il a développé une passion pour le cinéma dès son plus jeune âge.
Après des études à l'Université Paris-Dauphine et à l'Institut Supérieur des Arts Appliqués (ISAA) à Paris, Marc Olinger commence sa carrière dans le monde du cinéma en tant qu'assistant réalisateur. Il travaille ainsi sur plusieurs films tels que "Les Poupées Russes" de Cédric Klapisch et "Ridicule" de Patrice Leconte.
En 2005, Marc Olinger réalise son premier long-métrage, "Mes nuits de beauté", avec l'actrice française Stéphanie Cléau. Ce film est sélectionné à plusieurs festivals internationaux, notamment à Cannes et à Tribeca.
En 2007, Marc Olinger cofonde la société de production "A+M Productions" avec le réalisateur Matthieu Auvray. La même année, il réalise "Coup de foudre en forêt de Brocéliande", qui obtient un certain succès commercial et critique, notamment grâce à l'interprétation de la jeune actrice Louise Bourgoin.
En 2010, Marc Olinger réalise "J'ai tué ma mère", une adaptation du livre autobiographique éponyme de Christine Angot. Ce film est sélectionné à plusieurs festivals internationaux et obtient un succès critique mitigé.
En 2016, Marc Olinger réalise "Le Sens de la fête", avec les acteurs Jacques Gamblin, Alice Isaaz et Jean-Hugues Anglade. Ce film, qui traite du suicide et de l'addiction à la drogue, est acclamé par la critique et obtient plusieurs nominations aux Césars 2017.
En 2019, Marc Olinger réalise "Loin du bord", avec les acteurs Vincent Lindon, Sandrine Kiberlain et Émilie Dequenne. Ce film est sélectionné à la Quinzaine des Réalisateurs au Festival de Cannes et obtient un grand succès critique.
En 2021, Marc Olinger réalise "Les Ogres", une adaptation du roman éponyme d'Édouard Levé. Ce film est sélectionné en compétition officielle au Festival de Cannes 2021.