Olivier Boulnois est passé par les khâgnes des lycées Henri IV et Condorcet avant d'intégrer l'Ecole normale supérieure en 1981. Il est agrégé de philosophie trois ans plus tard et soutient en 1987 à l'université de Poitiers une thèse sur Jean Duns Scot : Sur la connaissance de Dieu et l'univocité de l'étant qui sera publiée aux Presses universitaires de France. Il devient alors maitre de conférence en philosophie médiévale et générale à l'université de Nantes, puis directeur d'études en religions et philosophies dans le christianisme du Moyen Age à l'EPHE. Il enseigne également la religion et la philosophie chrétienne à l'institut catholique de Paris. Sa femme, normalienne également et agrégée de lettres classiques, spécialiste de Cyrille d'Alexandrie, est également directrice de recherches à l'EPHE. Elle appartient au laboratoire d'étude sur les monothéismes que dirige son mari. Le travail d'Olivier Boulnois porte essentiellement sur Duns Scot et Saint Augustin, auxquels il a consacré plusieurs ouvrages importants et dont il a présenté les textes. Il a également participé à un Dictionnaire du Moyen Age. Il a reçu en 2008 le Grand prix de philosophie de l'Académie Française pour Au delà de l'image. Il intervient régulièrement sur les sujets qui agitent l’Église d'aujourd'hui.