除了食用，許多人還用橄欖油來塗抹皮膚，也有許多護膚乳液中使用了橄欖油，宣稱它能帶來普通油不具有的美容護膚功能。
這樣的理念和宣稱也並不新鮮。在遠古的歐洲，人們就用橄欖油來抗皺保濕護膚。油本身就有助於保濕，而其中的抗氧化劑在外用的情況下對於紫外線等氧化損失也有一定的保護作用。所以，有人覺得橄欖油護膚品「有效」也並不奇怪。
不過，古人的經驗往往只是主觀「感覺」，傳說中的功效經常是「信則靈」的結果。要想確切知道它是不是有效，還需要現代科學的方法來檢驗。
有很多研究評估過橄欖油對皮膚保護的影響。比如2008年的《兒童皮膚病學》（Pediatric dermatology）雜誌就發表過澳大利亞的一項隨機對照試驗，研究早產兒皮膚的處理。在實驗中，173個早產嬰兒被隨機分成三組，一組使用某種市場上的專用軟膏，一組使用30％橄欖油和70％羊毛脂製成的乳液，另一組不使用藥品做對照。在實驗開始後的2～4周之內，在不知道所評估的嬰兒屬於那一組的情況下，由評估者對這些嬰兒的皮膚狀況進行打分。結果是，使用橄欖油乳液的那一組嬰兒皮膚狀況最好，對照組最差。這樣的實驗能夠說明橄欖油和羊毛脂的乳液比什麼都沒有用要好，也能說明它比做選用的那個「伴讀生」要優秀，但是橄欖油是不是象傳說中那樣「特別有效」，依然無法說明。
如果只有這項研究，那麼也還可以說「聊勝於無」，橄欖油乳液即使不那麼有效，但也不會更糟。但2013年該雜誌發表的另一項研究卻又對這種態度造成了嚴重衝擊。該研究的目標是比較橄欖油和葵花籽籽油對皮膚的影響。十九位皮膚正常的成年志願者被分成兩組。第一組每天在一隻胳膊的前臂施用兩次橄欖油，每次6滴，而另一隻則不做處理，總共持續5周。第二組也是每天兩次，每次在一邊的前臂上施用6滴橄欖油，另一隻施用6滴葵花籽油，持續4周。最後，通過測定角質層完整性和凝聚力、保濕性、皮膚表面的pH值和紅斑等指標來評價皮膚狀況。結果發現，施用橄欖油降低了角質層的完整性，導致了輕度紅斑，而葵花籽油則保持了角質層的完整性，沒有引起紅斑。因此，研究者認為，橄欖油會損害皮膚的屏障作用，因此不應該用於干性皮膚和嬰兒按摩。
就科研證據的強度而言，這兩項都只能算是「初步研究」，不能說「證明」或者「否定」了橄欖油對皮膚的作用。考慮到嬰幼兒的承受能力比較低，如果從謹慎角度出發，那麼第二項研究的作者建議更值得重視。
不過，對於時尚女性來說，更關心的大概是橄欖油是否有助於祛斑之類。比如很多護膚乳液產品就使用了橄欖油，宣稱可以預防或者處理妊娠紋。
妊娠紋產生於皮膚中間的真皮層。真皮層中有膠原蛋白和彈性蛋白，因而具有彈性，能起到保持皮膚形狀的作用。但是，如果真皮受到的變形過大，或者持續時間長，就可能導致真皮層斷裂，從而出現斑紋。在懷孕過程中，胎兒在體內的不斷生長，使得腹部皮膚受到持續性牽拉，就很容易形成這樣的斑紋。在中文裡，這樣的斑紋被稱為妊娠紋。除了懷孕，其他導致皮膚持續拉伸的因素，也可能形成這樣的斑紋。比如短期內體重大幅增加的男性，也同樣可能出現「妊娠紋」。
早期的妊娠紋呈淺紅色，後逐漸轉成白色。據統計，大約有50％到90％的女性在懷孕中會出現妊娠紋。它的存在會給許多女性帶來心理上的不安，也就使得預防和治療妊娠紋具有格外的吸引力。
因為處理皮膚的悠久歷史，「治療妊娠紋」也就成了橄欖油以及含有橄欖油的乳液產品的賣點之一。可惜的是，這基本上只是都市傳說，一直沒有得到臨床試驗的支持。2012年11月，循證醫學系統評價資料庫（CDSR）發表了一項綜述，總結了能夠找到的6項用各種乳液處理妊娠紋的醫學試驗，總人數大約800人。結果很令人失望，包括橄欖油、可可脂等各種常見「功效成分」的乳液，與不含有「功效成分」的安慰劑，以及不做任何處理相比，在統計學上沒有差別。這個結果用大白話說出來就是：不管是用橄欖油還是安慰劑，或者什麼也不用，都是有的人會長妊娠紋，有的不長，用統計工具進行分析的結果是——長不長妊娠紋、長得多嚴重，跟用不用乳液以及用什麼乳液都沒有關係！
當然，正如綜述的作者所指出的那樣，這些研究的規模有限，設計也不完全嚴格。要對橄欖油與妊娠紋的關係作出更確定的描述，還需要更大規模的進一步研究。我們只能說，基於目前的證據，用橄欖油的預防和治療妊娠紋，只是沒有科學證據支持的美好願望。