اولسن در دوران جوانی به عنوان یک مدافع لیبرو درجه اول شناخته می‌شد و بیشترین و بهترین بازی‌هایش را برای تیم‌های کلن آلمان و اندرلشت بلژیک انجام داده است.
وی لیبروی پیشین تیم ملی دانمارک است و بیش از ۱۰۰ بازی ملی انجام داد و از تیم ملی کناره گرفت.
او با تیم اندرلشت حتی در سال 1993 موفق به کسب جام اتحادیه اروپا (یوفا) شد. اولسن زمانی که کفش‌هایش را برای همیشه آویخت، به فعالیت ورزشی در کسوت مربی ادامه داد و برای این منظور با مربیگری تیم‌های کلن آلمان و آژاکس آمستردام کار را شروع کرد.
اولسن از سال 2000 زمام امور اسکاندیناوی‌ها را برعهده گرفت و آنان را به مرحله نهایی جام جهانی 2002 کره و ژاپن و جام ملت‌های اروپا 2004 هدایت کرده است.
وی همچنین تیم دانمارک را به مرحله نهایی جام جهانی 2010 آفریقای جنوبی رساند و در این جام روی نیمکت تیم کشورش بود.
در میان تیم‌های شرکت کننده در رقابت‌های جام جهانی آفریقای جنوبی مورتن اولسن، سرمربی تیم دانمارک جزو مربیانی بود که از بیشترین سابقه کار با تیمش برخوردار بود.
در جام جهانی 2010 تیم ملی دانمارک با تیم‌های هلند، ژاپن و کامرون در گروه (E) همگروه بود.
مورتن اولسن در یورو 2012 نیز هدایت تیم ملی دانمارک را بر عهده داشت.