En su filmografía como actriz destacan títulos recientes como El Quinto Hombre, dirigida por Yves Simoneau y La Reina de los Condenados, segunda parte de Entrevista con un Vampiro. Bajo la dirección de Lasse Hallström (su esposo en la vida real), participó en Chocolat, en un papel por el cual fue nominada para los Premios de la Academia Británica.

Destacan además sus trabajos en La Novena Puerta, de Roman Polanski; La Noche cae sobre Manhattan, bajo la dirección de Sidney Lumet; Mr. Jones, de Mike Figgis; Habana, de Sydney Pollack; Enemigos: A Love Story, de Paul Mazursky, que le hizo valedora de una nominación al Oscar como Mejor Actriz de Reparto y del premio del Círculo de Críticos de Cine de Nueva York; y La Insoportable Levedad del Ser, dirigida por Philip Kaufman, en una interpretación por la cual fue nominada a los Globos de Oro.

La hemos visto junto a Ryan Gosling en United States of Leland, y en el papel de Maria, madre de Anna Paquin, en Darkness, de Jaume Balagueró.

Los primeros pasos de la carrera cinematográfica de Lena Olin están estrechamente ligados al maestro Ingmar Bergman, bajo cuyas órdenes trabajó en los filmes Cara a Cara y Fanny y Alexander, y, ya en un papel protagonista, en la producción Después del ensayo. Desde entonces, ha trabajado con algunos de los más prestigiosos directores de cine, que aprecian en ella la sensualidad y el magnetismo que transmite.

Hija del también actor Stig Olin, quien ya trabajara con Bergman, esta virtuosa actriz nació en Suecia en 1956, y estudió arte dramático, iniciando ya de muy joven su trayectoria artística en los escenarios. También bajo dirección de Ingmar Bergman, actuó en el Teatro Real de Estocolmo, del cual es actualmente una destacada miembro.