Parallèlement à ses études, il tourne un long métrage en 1975 : Requiem à l’aube. Il intègre en 1978 l’équipe du Palace où il organise évènements et performances avec Paolo Calia, Jenny Bel’air et Patrice Gouron (qui deviendra son scénographe et éclairagiste).

Pendant plusieurs années, il participe à des événements autour des créateurs de mode, des chanteurs et artistes comme Goude, Lagerfeld, Paloma Picasso, Tom Waits, Béjart.

En 1981, il crée le Festival de Saint-Céré et y développe ses créations lyriques tout en y invitant des metteurs en scène comme Jean Luc Boutté ou Ariel Garcia Valdès. En 1985,c’est la fin du Palace, à la disparition de Fabrice Emaer, il se consacre exclusivement à la mise en scène d’opéras et crée Opéra Éclaté, structure de décentralisation lyrique, puis collabore avec l'Opéra de Québec, les Opéras de Nantes, Massy et Besançon avec des mises en scène dont Tosca ou Le Roi Malgré lui avec Nathalie Dessay.

Entre 1996 et 1998, il a été Conseiller artistique à la programmation lyrique de l'Opéra de Massy et y participe à la programmation et à la création des opéras.

En hiver 1998-99, Opéra Éclaté reçoit du Ministère de la Culture le label de « Compagnie Nationale de Théâtre Lyrique et Musical ».

En décembre 1999, Olivier Desbordes crée en France, à l'Opéra de Massy, Le Lac d'Argent, conte musical de Kurt Weill sur un livret de Georg Kaiser, précédant une tournée nationale avec Michel Fau, Francine Bergé et Eric Perez.

Il a créé en avril 2001 à l'Institut Français de Marrakech le spectacle Une Carmen Arabo-Andalouse qui sera joué plus de deux cent fois au Maroc et en Tunisie. En 2003, L'Opéra de Quat'Sous au Théâtre Silvia Monfort à Paris et au Grand Théâtre de Dijon.

Il est amené à diriger l’Opéra de Dijon (Duo Dijon) de 2001 à 2007. C’est là, avec le CDN, qu’il crée de nombreuses œuvres ignorées du public français notamment sur la période allemande de « la République de Weimar » (Lac d’argent, Es liegt in der Luft, Neues von Tage, etc.).

Avec Michel Fau, il reprend en 2011 la suite de Marcel Maréchal à la tête du Festival de théâtre de Figeac.

Il a accompagné de nombreux jeunes artistes lyriques comme Éric Perez, Dalila Khatir, Christophe Lacassagne, Serenad Uyar ou Éleonore Pancrazi et des metteurs en scène dont Michel Fau,Robert Cantarella, Benjamin Moreau ou Régis Santon.

En 2013, il met en scène Le Malentendu d'Albert Camus avec Francine Bergé (prix d'honneur du jury des palmarès du théâtre 2013) et Farida Rahouadj.

En 2014, il met en scène la comédie musicale Cabaret avec Samuel Theis et Nicole Croisille qui connaît un véritable triomphe en France, il a mis en scène également cette année là le Voyage dans la Lune en coproduction avec l’Opéra de Fribourg et Lucia di Lammermoor.