Polytechnicien, Olivier Thibault est ingénieur en chef des ponts, des eaux et des forêts. Il a entamé sa carrière en 1999 en tant que chef du service Equipement rural et aménagement foncier à la direction départementale de l'agriculture et de la forêt de l'Ain. Il a également présidé le groupe Pollution domestique de la Commission internationale de protection des eaux du Léman pendant un an. En 2002, il prend les rênes du service Environnement de la direction départementale de l'agriculture et de la forêt de la Savoie.
Trois ans plus tard, il rejoint le ministère de l'Ecologie où il est nommé chef du bureau des services déconcentrés et de la police de l'eau à la direction de l'eau. De 2007 à 2009, il intègre le cabinet du ministre de l'Ecologie (LR) Jean-Louis Borloo aux fonctions de conseiller technique Eau, produits, déchets, ressources minières non énergétiques, puis Eau, chasse et déchets. En 2010, il est promu directeur général de l'Agence de l'eau Artois-Picardie.
