Niels Olsen, der er søn af læge Kaj Olsen og hustru lægesekretær og billedhugger Margrethe Toft Bendtsen, voksede op i Århus. Efter studentereksamen kom han ind på Århus Universitet, hvor han studerede musikvidenskab i et par år og tog en bifagseksamen i 1983. I studietiden var han med i et band Impuls, som han skrev en del sange til. Som 18-årig kom han på AGFs førstehold og spillede håndbold i fem sæsoner. Niels Olsen blev uddannet på Statens Teaterskole 1984-87. Sammen med teaterskolekammeraten Thomas Mørk startede han i sommeren 1985 teaterselskabet Cirkus Montebello. De havde deres første officielle optræden på Strøget i København, og her tjente de til studierne på Teaterskolen. I begyndelsen optrådte de med mimiske gadehappenings og gøgl og siden med en crazykomisk revy. I 1998 medvirkede de i Flemming Jensens tv-program “Jensen Tonajt” og fortsatte deres optræden med en række forestillinger i Rialto Teatrets foyer, på Aveny Teatrets Cafe Kellerdirk og siden på Bellevue Teatret. I 1987-1989 var han tilknyttet Aalborg Teater og kom derefter til de københavnske teatre, hvor han bl.a. medvirkede i “Hamlet” på Betty Nansen Teatret og i “Hello Dolly” og “Genboerne”. Han har skrevet og opsat sin egen forestilling “Birolleskuespilleren Laurenz Ollivers 7 års jubilæum” 1995 og 1996. Niels Olsen medvirkede i Bornholmer Revyen 1990 og fik kort efter kontakt til Cirkusrevyen, hvortil han begyndte at skrive tekster i 1991. Siden 1991 har han været medlem af teatertruppen “Ørkenens sønner”, der har optrådt med shows på Bellevue Teatret. Desuden har han i en årrække medvirket i Cirkusrevyen, hvor han i 1993 blev kåret som “Årets revyfund”. Han var leder og instruktør for Cirkusrevyens forestillinger i 1998, 1999 og 2000. I 1991 debuterede han i filmen “Høfeber”, hvor han også havde en komisk rolle. I 1997 fik han dog chancen for at vise at han kunne andet end komik, i rollen som den bløde far Nisse i filmen “Det store flip”. To år senere blev han kendt for sin rolle som Niller i filmen “Den eneste ene”, hvor han for hovedrollen fik en Robert i 2000. Hele familien Danmark har moret sig over ham i rollen som Gunnar i TV-reklamen for fisk, hvor han af hustruen Minna overbevises om at “Det er ikke så ringe endda”. På TV har han også kunnet ses i forskellige komiske roller inden for TV-satiren (bl.a. i “Den go’e, den onde og den virkelig sjove” fra 1992 og “TV-ansjosen” i årene 1995-1998). Desuden brillerede han med sit improvisationstalent i “Så hatten passer” og “Hatten rundt”. Niels Olsen blev den 28. juni 1992 gift med skuespillerinden Joy-Maria Frederiksen.