Élève du cours Dullin, il croise au cours de sa formation Ariane Mnouchkine, Jean Genet, Joël Pommerat, Romain Weingarten, Maurice Bénichou, Yoshi Oïda, Tsilla Shelton…
Très vite repéré comme acteur il est engagé par Antoine Bourseiller, Jean Marais, Daniel Lemahieu, Jean-Pierre Mocky, Bertrand Tavernier, Serge Moati, Paul Seban, Régis Santon, Julien Téphany, Koffi Kwahulé (entre autres)… Il tourne également pour le cinéma et la télévision. En 1984 il rejoint la troupe de Laurent Terzieff auprès de qui il travaille pendant une quinzaine d’années.

Il réalise deux films : Du boulot ! (Court métrage 1994), Laurent Terzieff et compagnie (documentaire 1995).

Dans les années 2000, en plus de son métier d’acteur, il sort des sentiers battus en pratiquant le théâtre auprès de populations isolées, personnes autistes, centres psychiatriques, quart-monde, personnes handicapées mentales.

En 2004, il fonde L’Art Éclair dont « l’improbable » troupe est accueillie en résidence par la ville des Lilas et le département de la Seine Saint-Denis. Il met en scène des «inventions scéniques» qu’il conçoit directement au plateau : Week-end de rêve (très largement salué par la critique), 2005, et Aziou Liquid, 2006/2007.

Il publie : Le Fossé de l’aumône (2006), Spirituo perpet (2007, avec une postface de Joël Jouanneau) à L’avant-scène théâtre (collection des Quatre-Vents) et Aziou Liquid (2007) co-écrit avec Koffi Kwahulé et François Prodromidès (L’avant-scène théâtre n°1226).

La Comédie-Française lui a passé commande d’une pièce courte sur « la famille » (éditions Comédie-Française/Avant-Scène). Le 10 octobre, sa pièce L’Homme en pièce sera lue par la troupe de la Comédie-Française salle Richelieu.

Il est depuis septembre 2008 en résidence d’auteur dans la ville de Clichy-sous-bois. Une Carte Blanche lui est offerte le 4 octobre 2008 en présence de comédiens et metteurs en scène.

Olivier Brunhes vient d’écrire une nouvelle intitulée La parabole de l’ange pour l’ouvrage Des nouvelles de la banlieue, aux côtés de 10 autres novellistes (Editions Textuel oct. 2008). Il mettra en scène le 21 novembre 2008 « Clichy Mot-à-Mot », lecture publique de cet ouvrage à l’Espace 93 de Clichy-sous-bois, en commémoration des émeutes de 2005.

Il travaille également comme intervenant artistique pour le Théâtre Gérard Philipe, CDN de Saint-Denis, dans les classes-relais et auprès de détenus à la prison de Villepinte.

En 2009, il sera en résidence d’auteur dans les Landes.