Začínal jako tvůrce krátkometrážních dokumentů, ve kterých se zaměřoval zejména na průmyslové oblasti Itálie a pracující lidi. Stejná témata rozvíjel ve svých hraných filmech, z nichž se průlomovým stal v pořadí druhý titul Místo (1961). Od druhé poloviny 60. let často spolupracoval s televizí – např. snímek Sapéři (1969). Neorealistické tendence, jako uvolněná struktura vyprávění, obsazování neherců a dokumentaristický styl, charakteristické pro první Olmiho filmy, dospívají v jeho proslulém snímku Strom na dřeváky (1977) až k tzv. poetickému neorealismu.