Aktor teatralny i filmowy. Ukończył Liceum im. Stefana Batorego w Warszawie. Dla kina odkrył go Janusz Nasfeter, angażując w 1963 r. do roli Korala w filmie „Ranny w lesie”. Osiemnastoletni Olbrychski współpracował wówczas z Teatrem Młodzieżowym TVP pod opieką Andrzeja Konica i właśnie rozpoczynał studia na warszawskiej PWST. Swoje najbardziej znane kreacje stworzył w „Brzezinie” „Popiołach”, „Ziemi obiecanej”, „Panu Tadeuszu” Andrzeja Wajdy, „Jowicie” Janusza Morgensterna, „Panu Wołodyjowskim” oraz „Potopie” Jerzego Hoffmana, „Życiu rodzinnym”, „Strukturze kryształu”, „Personie non grata” Krzysztofa Zanussiego, „Pestce” Krystyny Jandy. Wystąpił również w wielu filmach zagranicznych, np. u Volkera Schlöndorffa, Philipa Kaufmana, Nikity Michałkowa. W 2010 r. pojawił się u boku Angeliny Jolie amerykańskim thrillerze „Salt”.
W jego dorobku znajduje się wiele ról teatralnych, także w Teatrze TV. W 1969 r. zadebiutował na scenie Teatru Powszechnego jako Gustaw w „Ślubach panieńskich” Aleksandra Fredry. Później wraz z całym zespołem przeniósł się do Teatru Narodowego, w którym wcielił się m.in. w Hamleta w spektaklu Adama Hanuszkiewicza.
Wśród zdobytych przez aktora wyróżnień są m.in. Nagroda im. Zbigniewa Cybulskiego, Złota Maska, Złota Kamera. Został odznaczony Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski, Złotym Medalem „Zasłużony Kulturze Gloria Artis”, Legią Honorową.
W ankiecie „Polityki” na najważniejszych aktorów polskich XX wieku Daniel Olbrychski zajął siódme miejsce. W 1996 r. podczas 1. Festiwalu Gwiazd w Międzyzdrojach odcisnął dłoń na Promenadzie Gwiazd. W 1999 r. odsłonięto jego gwiazdę w Alei Gwiazd w Łodzi.