Ještě když byl Olivier Marchal u policie, začal brát lekce herectví. Ze svých zkušeností policisty čerpal při psaní scénářů televizních kriminálních seriálů jako například několik epizod ze seriál Komisař Moulin, kriminální policie (průběžně od r.1976) který se stále objevuje na i našich obrazovkách, dále pak epizody ze seriálů Van Loc: velkej polda z Marseille (Van Loc: un grand Flic de Marseille, 1992), François Kléber (1995) a další.

Jeho prvním velkým filmem, který režíroval, byl Dobrej polda (Un bon flic, 1999), k němuž napsal také scénář a dále pak Gangsteři (Gangster, 2002). Jako herec se objevil v řadě francouzských televizních inscenacích, např. v seriálu Policejní okrsek (Police district, 1999), Paul Sauvage (2004), aj.

V listopadu 2004 roku byl uveden v premiéře jeho třetí celovečerní film z policejního prostředí Válka policajtů (36 Quai des Orfèvres, 2004), kde je jak režisérem tak autorem scénáře a v němž si zahrál i menší roli.