Décrit dans Le Monde d'octobre 2007 comme «le phénoménal et si humble comédien des Deschiens», Olivier Broche a su dépasser son statut cultissime de personnage du petit Olivier, amateur de Yourcenar et de Gide, qui se prenait régulièrement des coups de bol sur le crâne par François Morel, pour mener une carrière exemplaire de comédien.

Au théâtre, il a travaillé notamment chez Macha Makeieff et Jérôme Deschamps, Christian Rist ou Stéphane Wojtowicz.

Au cinéma, on l'a vu aux côtés de Cédric Klapisch, Coline Serreau, Olivier Dahan, Tonie Marshall, Gérard Oury, Manuel Poirier, Jonathan Demme ou Romain Goupil.

Parallèlement à sa carrière de comédien – on le reverra prochainement dans une série réalisée par Sam Karman sur M6 « Les Bougon » et sur scène, dans « In memoriam » de Paul Léautaud, produit par François Morel - il entame en 2001 une carrière de producteur en produisant notamment les films courts de Bertrand Bonello « Cindy the doll is mine » (sélection officielle Cannes 2005), Eugène Green « Les signes » (sélection officielle Cannes 2006) et des frères Larrieux « Madonna à Lourdes » pour les productions « No film ».

En tant que réalisateur, il a essentiellement tourné des documentaires historiques produits par Artefilm ainsi qu'un remarquable film court La vie est à moi (2002) diffusé par Canal+. Il a été lecteur de scénarios de long-métrage pour le Centre National de la Cinématographie de 1997 à 2000 et depuis 2000 lecteur régulier de scénarios de courts-métrages pour les collections de Canal+.

Il a été lecteur de scénarios de long-métrage pour le Centre National de la Cinématographie de 1997 à 2000 et depuis 2000 lecteur régulier de scénarios de courts-métrages pour les collections de Canal+. Il est régulièrement sollicité comme juré ou intervenant dans des festivals de cinéma.