Fernande werd op 6 juni 1881 geboren in Parijs als Amélie Lang, een onwettig kind van Clara Lang. Zij groeide op bij de familie Belvallé (Bellevallée?), waarvan de vrouw een halfzuster van haar vader was. Haar 'ouders' hadden een winkel. Op zeventienjarige leeftijd beviel Amélie van een zoon, waarvan de winkelbediende Paul-Émile Percheron de vader was. Na de geboorte trouwde het stel op 8 augustus 1899, maar vader en zoon verdwenen spoorloos. In de lente van 1900 ontmoette Amélie de beeldhouwer Laurent Debienne (In een ander boek: Gaston de Labaume) en betrok samen met hem in 1901 een atelier in Le Bateau-Lavoir.
Vanaf 1900 was Amélie onder de naam Fernande Olivier werkzaam als model. Op 4 augustus 1904 ontmoette Fernande Pablo Picasso vlak bij Le Bateau-Lavoir. Door een onverwachte onweersbui was zij doornat en Pablo Picasso, die op weg was naar zijn atelier, had zo juist een jong katje uit het noodweer gered. Pablo liet zijn atelier zien en dat werd het begin van een hartstochtelijke en inspirerende relatie. In de herfst van 1904 trok Fernande bij Picasso in. Het werd bij Picasso het begin van de roze periode. Fernande werd in vele schilderijen en tekeningen vastgelegd, o.a. door Kees van Dongen. In september 1908 verhuisden Picasso en Fernande naar de Boulevard de Clichy 11 te Parijs. Dit was o.a. mogelijk door de verkoop van 50 werken aan Sergej Stschukin.
In 1912 verliet Fernande Picasso door ervan door te gaan met de Italiaanse schilder Ubaldo Oppi, die behoorde tot de vriendenkring van de futuristische schilder Gino Severini. Voor Picasso was dit een uitkomst, want hij was verliefd op een ander. Picasso had Marcelle Humbert, die samenwoonde met Louis Marcoussis, in 1910 leren kennen.
Fernande had na de breuk met Picasso vele verschillende baantjes en werkte enige tijd bij de door couturier Paul Poiret naar zijn dochter Martine genoemde winkel voor interieurversiering in de Rue du Faubourg-St. Honoré. Poiret had deze winkel in 1911 geopend.
Van 1918 tot 1938 leefde Fernande samen met de toneelspeler Roger Karl, die ook gedichten voorlas op de Franse radio. In 1933 schreef Fernande haar memoires Picasso et ses amis, waarvan een uittreksel op 10 t/m 13 september 1930 werd gepubliceerd in de avondkrant Le Soir onder de titel Quand Picasso était pompier in plaats van Fernandes originele titel Neuf ans chez Picasso. Picasso's advocaten slaagden erin om de serie na zes afleveringen te stoppen. De uittreksels van het boek in Le Soir haalden Paul Léautaud over om in zijn tijdschrift Mercure de France meer afleveringen te plaatsen. Het verschijnen van het boek probeerde Picasso te vergeefs te voorkomen. In 1957 probeerde Fernande geld van Picasso te krijgen door te dreigen dat zij het vervolg Souvenirs Intimes, dat zij in 1955 had geschreven, zou uitgeven. Met medewerking van Marcelle Braque kreeg zij een miljoen oude francs als zij niet tijdens het leven van Picasso het boek zou publiceren. Het boek verscheen pas in 1988. Fernande stierf volgens de schrijver Jean-Paul Crespelle op 1 februari 1966 in Neuilly.
In 2001 verscheen van Marilyn McCully in New York het boek Loving Picasso: The Private Journal of Fernande Olivier, waarin John Richardson het latere leven van Fernande beschreef.
Van 1 oktober 2003 t/m 19 januari 2004 werd in de National Gallery te Washington D.C. de tentoonstelling Picasso The Cubist Portraits of Fernande Olivier gehouden. Op deze tentoonstelling werden ongeveer 50 werken met Fernande als onderwerp getoond, die door Picasso gemaakt waren in 1909. Bij de tentoonstelling werd de nevenstaande catalogus uitgegeven.
