Symetrie rombická, zhášení rovnoběžné.
Štěpnost je dobrá podle (010), nedokonalá podle (001).
Olivín tvoří často automorfní krystaly, někdy magmaticky korodované, nepravidelné zrnité agregáty nebo může mít i kostrovitý vývin. Zpravidla je bezbarvý, obsahuje-li podstatné množství Fe bývá slabě nažloutlý nebo nazelenalý. Často mívá drsný reliéf, reliéf i dvojlom závisí na složení. Někdy vykazuje undulózní zhášení, které je indikátorem mechanické deformace. Dvojlom je zpravidla střední a odpovídá interferenčním barvám 2. řádu. Velmi nápadný je olivín v produktech jeho přeměny – minerálech serpentinové skupiny.
Rovina optických os je rovnoběžná s (001), index β souhlasí s osou z. Do 13% podílu fayalitové složky je olivín opticky pozitivní (Chm+) s 2V(γ) = 84°–90°, nad 13% fayalitové složky jsou olivíny opticky negativní (Chm−) s 2V(α) = 90°–50°.
Obrázek vpravo znázorňuje orientaci hlavních optických směrů a roviny optických os ve fayalitu (vlevo) a forsteritu (vpravo), podle Pichler a Schmitt-Riegraf, 1997.
D = 0,033–0,042; 0,042–0,051
Dvojčatí podle prizmatických ploch (110).
Olivín je velmi nestabilní. Při nízkých teplotách a nízkém stupni metamorfózy dochází k hydrotermální alteraci (vzrůstá objem olivínu a obsah vody) za vzniku minerálů serpentinové skupiny (serpentinizace). Při vysokých teplotách dochází k oxidaci Fe a vstupu vody, což vede ke vzniku pseudomorfózy iddingsitu po olivínu. Jako iddingsit se označuje směs geothitu, hematitu, chloritu a jílových minerálů, které ve výbruse jako celek vykazují vyšší indexy lomu než má olivín a slabý pleochroismus. Tato přeměna je typická pro výlevné horniny. V gabroidních horninách vznikají často kolem olivínu „kelifitické“ obruby, složené z amfibolů, pyroxenů, spinelidů a granátu. Reakcí olivínu s křemíkem bohatou taveninou vzniká ortopyroxenový reakční lem.
Olivín může být i zonální, zpravidla Mg bohaté jádro a Fe bohatý okraj. Někdy obsahuje heterogenní inkluze např. spinelidy, magnetit, ilmenit. Běžným horninotvorným olivínem je izomorfní směs s mírnou převahou forsteritové složky. Čisté koncové členy (forsterit a fayalit) se vyskytují poměrně vzácně.
Olivín je typický minerál ultramafických a bazických magmatických hornin (peridotity, gabra, bazalty), často je zastoupen ve dvou generacích (vyrostlice a zrna v základní hmotě). Krystalizace olivínu je podmíněna nenasyceným magmatem, jinak dochází ke vzniku pyroxenu. Olivín se může vyskytovat primárně s křemenem pouze v případě, že zůstává v hornině jako obrněný relikt. Typickou asociaci tvoří chromit, pyroxen, plagioklas.