L'olio d'oliva propriamente detto è contenuto nei lipovacuoli delle cellule del mesocarpo (polpa). Il processo prevede, pertanto, l'estrazione della fase liquida dalle cellule, la separazione dalle frazioni solide e la separazione della frazione lipidica (oleosa) da quella acquosa.

Gli oli vergini si distinguono nettamente dagli altri oli per due prerogative: la materia prima, rappresentata dalla polpa delle olive, e il metodo d'estrazione, rappresentato da processi di natura esclusivamente meccanica. L'estrazione degli oli vergini impiega esclusivamente l'urto, la pressione, la centrifugazione, la decantazione, la filtrazione, la tensione superficiale, il trattamento meccanico delle emulsioni. È ammesso il ricorso al riscaldamento con temperature moderatamente alte al fine di incrementare la resa in olio.

Le altre tecniche prevedono l'impiego di metodi fisici e chimici. Va però detto che la normativa e gli standard di qualità impongono l'impiego esclusivo di metodi meccanici. L'olio ottenuto con il ricorso a metodi chimici e fisico-chimici è pertanto identificato con tipologie merceologiche differenti e distinte dal vergine. Nel caso degli oli ottenuti dalle olive, i metodi fisici e chimici sono processi secondari attuati in impianti distinti, per rettificare oli vergini non commestibili o per estrarre la frazione lipidica dal seme.