Après avoir envisage de devenir archéologue ou encore reporter, il se découvre une passion pour le théâtre alors qu'il est encore au collège.
A 16 ans, il entre au Conservatoire National de Nice. Deux ans plus tard, il intègre l'école "Studio 34", puis en 1990 l'école "Claude Mathieu".
Il alterne théâtre et petits boulots jusqu'en 1992, l'année où il décroche ses 2 premiers rôles au cinéma, notamment dans La Gamine d'Hervé Palud.
En 1994, Olivier Sitruk entre au Conservatoire de Paris où il restera deux ans, il aura comme professeur "Daniel Mesguich" .
C'est grâce à Bertrand Tavernier qu'il commence à se faire remarquer au cinéma avec son rôle dans L' Appât, pour lequel il est nominé dans la catégorie Meilleur espoir masculin aux Césars.
En 1995 il joue dans Un dimanche à Paris, puis en 1997 dans la comédie Quatre Garçons plein d'Avenir de Jean-Paul Lilienfeld.
Parallèlement au cinéma, il joue beaucoup pour la télévision. Il tient notamment les premiers rôles dans les séries Jeff & Léo, Flics Et Jumeaux, et dans Les Camarades une série historique retraçant les moments forts du Communisme. Il apparaît également dans de nombreux téléfilms comme Mariage Mixte, ou 3Garçons, 1 Fille, 2 Mariages.
En 2001, on retrouve Olivier Sitruk à l'affiche de deux films : Irène avec Cécile de France, et Guerreros de Daniel Calparsoro.
En 2003, Steve Suissa l'engage sur son film Le Grand Rôle puis en 2005 sur Cavalcade avec Marion Cotillard, Titoff, Estelle Lefébure. La même année il joue dans Avant qu'il ne soit trop tard de Laurent Dussaux, aux côtés de Frédéric Diefenthal, Émilie Dequenne et Arthur Jugnot. Puis c'est avec Armelle Deutsch et Vincent Desagnat qu'on le retrouve au casting de Fracassés de Frank Llopis.
Olivier Sitruk n'oublie par pour autant son premier amour, le théâtre, et continue à jouer dans de nombreuses pièces tout au long de sa carrière cinématographique.
On a notamment pu le voir dans Le Médecin malgré lui en 1992, Pieds nus dans le parc avec Sarah Biasini, ou le facteur sonne toujours deux fois en 2009.
