Шляпка 6-15 (20) см в диаметре, плотно-мясистая, выпуклая, плоско-распростертая, слегка вдавленная, с завернутым, тупым, волнистым, у зрелых экземпляров рубчатым краем. Кожица отделяется на 1/3 радиуса шляпки, слегка клейкая, в сухом состоянии бархатистая, красная, винно-бурая, вскоре приобретающая оливково-бурый оттенок или полностью оливковая, в центре окрашена в более темные тона. Пластинки прикрепленные, умеренной частоты, широкие, толстые, с пластиночками, охристые, желтые. Ножка 5-10 х 1,5-2,5 см, цилиндрическая, книзу часто суженная, твердая, выполненная, голая, гладкая, практически вся карминоворозовая. Мякоть желтоватая, плотная, белая, на вкус пресная, сладковатая, без особого запаха. При действии FeSO4 окрашивается в оранжевой цвет, фенола - ярко-красный. Споровый порошок от желтого до насыщено-охристого.
Грибы сыроежки оливковые образуют ассоциацию с березой (Betula L.) и дубом (Quercus L.). Произрастает в широколиственных и смешанных лесах, единично или группами, местами обильно, часто, в июле - октябре. Съедобен.