Оливье Патей родился в 1981 году в Лилле. Учился в консерваториях Лилля и Руэль-Мальмезона, продолжил обучение в Парижской консерватории и аспирантуре у Мишеля Агриньона.
Оливье — лауреат II премии международного конкурса ARD в Мюнхене (2003; также получил приз публики и приз Мюнхенского камерного оркестра за лучшее исполнение Концерта Моцарта), I премии международного конкурса имени Карла Нильсена в Оденсе (2005).
С 2002 по 2010 гг. — один из концертмейстеров Оркестра Национальной гвардии в Париже. С 2010 года играл в составе Люцернского фестивального оркестра под управлением К. Аббадо, был первым кларнетистом Камерного оркестра Г. Малера под управлением Д. Хардинга. В сезоне 2012/13 — первый кларнетист Роттердамского филармонического оркестра под управлением Я. Незет-Сегина. С сезона 2013/14 занимает ту же позицию в Королевском оркестре Консертгебау под управлением М. Янсонса.
В качестве приглашенного исполнителя с успехом играет в ведущих оркестрах Франции и других стран: оркестре Парижской оперы, Филармоническом оркестре Радио Франс, Национальном оркестре Франции, Оркестре Капитолия Тулузы, Мюнхенском камерном оркестре.
Как солист выступал с симфоническим оркестром Баварского радио, Мюнхенским и Братиславским камерными оркестрами, Пражским филармоническим оркестром, филармоническим оркестром Южной Вестфалии, оркестром Государственного Эрмитажа (Санкт-Петербург), Национальным оркестром Украины, симфоническими оркестрами Норчепинга (Швеция), Оденсе (Дания), Баркисимето (Венесуэла), Молодежным оркестром Франции и многими другими.
Также О. Патей известен как камерный исполнитель. Сотрудничает с такими музыкантами, как пианист Л. Кабассо, виолончелист Д. Ишизака, флейтисты Э. Паю и М. Монсье, кларнетисты П. Мейер, Ф. Берро, Р. Гийо, фаготисты Л. Лефевр, Ж. Одэн, Модильяни-квартет, Эбен-квартет.
О. Патей — участник фестивалей камерной музыки в городах Франции, Arties Festival в Мумбаи (Индия), фестиваля Cervantino (Мексика). Он — один из основателей звукозаписывающего лейбла Arties, на котором записал сонаты для кларнета и фортепиано Брамса, камерные сочинения Шоссона, 8 пьес Бруха для кларнета, альта и фортепиано.