Olivia Holm-Møller studerer på Emilie Mundt og Marie Luplaus Tegneskole og senere Kunstakademiet i København, hvor hun er indskrevet i årene 1901–10. Hendes studietid er dog præget af flere pauser, og hun forlader akademiet uden at tage afgangseksamen.

Holm-Møller bliver aldrig gift, men i foråret 1915 dør hendes svigerinde fra to små drenge. Hun afbryder sin spirende karriere, tager tilbage til fødebyen Homå og påtager sig rollen som barneplejerske og husbestyrerinde for broderen Severin. Som så mange af sine kollegaer rejser Holm-Møller for at uddanne sig og finde inspiration. Den første tur i 1905 går til London, men selv i en høj alder opretholder hun en livlig rejseaktivitet og hun opsøger fjerne og eksotiske destinationer.

Olivia Holm Møller er indenfor de seneste par år blevet vist på udstillingen ”Farveskriget” i 2006 på Gl. Holtegaard, Baunhøj Mølle i Grenaa, 2017, og mest aktuelt på ”Gnist”, 2021, Gl. Strand, i samspil med J.F. Willumsen og Asger Jorn. Holm-Møller er repræsenteret i flere museumssamlinger som SMK, Vejle Kunstmuseum, Ribe Kunstmuseum, AROS, Fynsk Kunstmuseum.