Né à Villeneuve-de-Berg dans le Vivarais (aujourd’hui département de l’Ardèche), Olivier de Serres est issu d’une famille protestante aisée, ayant fait fortune dans le commerce du drap. La position de sa famille permet à Olivier de bénéficier des meilleurs enseignements et d’un précepteur privé. Il complète sa formation par de nombreux voyages en France, Italie, Allemagne et Suisse.
Très tôt, il fait preuve d’une curiosité intellectuelle proche de celle des humanistes de la Renaissance. À 19 ans, il acquiert le domaine du Pradel, dont il fait une ferme modèle qui sera le théâtre de nombreuses expérimentations pratiques . Son but est de faire partager son savoir, tant aux paysans pour leur permettre d’obtenir de meilleures récoltes, qu’aux propriétaires pour faire fructifier leurs domaines. Reconnu et respecté par ses pairs, il est ami de Claude Mollet (1563-1650), le jardinier d’Henri IV qui réalisa les jardins de Saint-Germain-en-Laye, de Fontainebleau, des Tuileries et de Blois.
On lui doit l’introduction de nombreuses plantes, telles que la garance, le houblon et le maïs. Il fut le premier à travailler à l’extraction du sucre à partir de la betterave, mais sans arriver à un processus rentable.
Sa responsabilité semble engagée dans l'établissement d'un ministre du culte protestant en 1560, puis le 2 mars 1573 dans le massacre de prêtres catholiques après le siège de Villeneuve-de-Berg.
En 1628, sa propriété fortifiée, située au Pradel, assiégée par Montmorency, puis Ventadour, où il avait toutes ses plantations expérimentales, fut rasée sur ordre de Richelieu. Son fils Daniel édifia les bâtiments actuels.
La reconnaissance de l’importance de son œuvre n’arrive que tardivement. Ainsi, ce n’est qu’en 1804 qu’un monument est érigé à sa mémoire dans sa ville de Villeneuve-de-Berg.