Le Pr Olivier Michielin a obtenu un Master en Physique en 1991 à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne et un diplôme de médecine à l'Université de Lausanne en 1997. Il réalise sa thèse de doctorat au laboratoire du Pr Martin Karplus, à l’Université d'Harvard et de Strasbourg.
De retour en Suisse, il est nommé chef de groupe de l'Institut suisse de bioinformatique en 2002 et devient professeur assistant et docent privé à la Faculté de médecine de Lausanne en 2004 et 2005, respectivement. Il a été nommé professeur associé en 2010 et professeur ordinaire en 2019.
En 2016, il est également nommé responsable du Centre d'oncologie de précision au CHUV, mission qu’il poursuit en parallèle de ses activités aux HUG.
En octobre 2022, le Pr Michielin est nommé chef du Service d’oncologie de précision et chef du Département d’oncologie des HUG.
Les recherches du Pr Olivier Michielin se concentrent principalement sur l'oncologie translationnelle et de précision, des essais cliniques sur le mélanome et le développement de nouvelles approches thérapeutiques définies moléculairement et basées sur des techniques de bioinformatique originales développées dans son laboratoire.