Oliiviõli on olnud Vahemere põhitoit aastatuhandeid ning mõned sadu aastaid vanad oliivipuud kannavad endiselt vilja. Selle toote valmistamise protsess on suhteliselt lihtne, eriti kuna seda kasutatakse Kreeka ja Itaalia maapiirkondades. Oliivide kaubanduslik töötlemine on mõnevõrra keerulisem, kuid see tugineb siiski samale põhimõttele: oliivide purustamine, et vabastada nende sisse kinni jäänud õli. Protsessi saab kasutada ka õlide ekstraheerimiseks pähklitest ja teradest.
Oliivikoristus on oliiviõli valmistamise esimene samm. Traditsiooniliselt peksti oliivipuid vilja vabastamiseks käsitsi, kuigi paljud töötlejad kasutavad tänapäeval puude eemaldamiseks kommertsmasinaid. Kui oliivid on korjatud, hakkab kell tiksuma: need tuleb võimalikult kiiresti oliiviveskisse viia, vastasel juhul tõuseb happesus liiga kõrgele, mõjutades lõpuks ka maitset. Pärast veskisse toomist korjatakse oliivid läbi, et eemaldada suured oksad ja lehed, ning saadetakse seejärel läbi puhastusvahendi, mis eemaldab mustuse, lehed ja oksad, jättes maha tavalised oliivid.
Puhastatud oliivid lastakse läbi veski, mis muudab need pastaks. Traditsiooniliselt valmistatud oliiviõlis kasutatakse oliivide jahvatamiseks endiselt kiviveski, kuigi kaubanduslikud töötlejad on võtnud kasutusele suure mahuga metallveskid, mis võivad pidevalt töötada. Saadud pasta allutatakse malaksatsiooniprotsessile, mis tähendab, et see segatakse aeglaselt, nii et õlipiisad hakkavad segus teiste tilkade külge kleepuma.
Pärast segamist avaldatakse oliivipastale survet, et eraldada puuviljadest vedel õli ja vesi, jättes maha pasta või jääkjäägid. Õli eraldatakse veest, tavaliselt tsentrifuugis, ja villitakse pudelisse, kui vesi visatakse ära. Saadud oliiviõli nimetatakse neitsiks, kuna see on valmistatud puhtalt mehaanilise tehnika abil. Oliiviõlisid, mille happesisaldus on mõõdetud alla 1%, peetakse “ekstra neitsiks” ja neil on tavaliselt eriti rikkalik ja intensiivne maitse. Kõrgema happesisaldusega (1–3%) need märgistatakse “neitsiks”.
Rafineeritud oliiviõli on happesuse vähendamiseks keemiliselt töödeldud. Mõnikord annavad oliivid, millel on enne töötlemist liiga kaua seista, kõrge happesusega õli, mida tuleb rafineerida. See vähendab õli väärtust, mistõttu põllumehed püüavad seda võimalusel vältida. Jääkjääki saab täiendavalt keemiliselt töödelda, et ekstraheerida rohkem oliiviõli, mida tavaliselt segatakse teiste õlidega või kasutatakse näiteks seebi valmistamisel.