Theodor Olshausen blev født i Glückstadt ved Elben. Han studerede jura i Kiel og Jena og kom som ung i forbindelse med den liberale Burschenschaft-bevægelse, som gik ind for indførelse af demokrati. På grund af sine politiske holdninger måtte han i 1824 flygte til Schweiz, hvor han ernærede sig som lærer, men i 1827 vendte han tilbage til Tyskland, hvor han i Augsburg udgav en venstreorienteret avis.

Efter at han i 1829 havde bestået juridisk embedseksamen slog han sig ned i Kiel som advokat, men fortsatte sine journalistiske aktiviteter ved i februar 1830 at grundlægge avisen Kieler Correspondez-Blatt, der hurtigt blev en af den slesvig-holstenske bevægelses hovedorganer. Det var netop i samme år at Uwe Jens Lornsen indledte sin agitationsrejse rundt i Slesvig-Holsten for en løsrivelse fra Danmark og en fri forfatning.

I 1839 lancerede Olshausen den såkaldte nyholstenisme, som byggede på, at Holsten hurtigere ville få en fri forfatning, hvis det frigjorde sig fra Slesvig. Han vendte dog tilbage til slesvig-holstenismen i 1844, hvor han stod på den mere radikale fløj og protesterede mod Det åbne Brev af 1846. I 1847 blev Olshausen valgt til den rådgivende stænderforsamling i Holsten og blev den ubestridte fører for den liberalt orienterede venstrefløj i den slesvig-holstenske bevægelse.

Olshausen var parat til at acceptere forfatningsreskriptet af januar 1848, men skiftede mening, da februarrevolutionerne i 1848 brød ud i de europæiske hovedstæder. På mødet i Rendsborg den 18. marts 1848 argumenterede han for hertigdømmernes løsrivelse fra Danmark nedsættelse af en provisorisk slesvig-holstensk regering. Han blev dog nedstemt og deltog derefter i den deputation, som rejste til København for at kræve en fælles slesvig-holstenske forfatning og Slesvigs optagelse i Det tyske Forbund.

Herefter brød Treårskrigen ud. Olshausen blev minister for politi og sociale anliggender i den provisoriske regering, hvor han engagerede sig stærkt for sociale reformer og folkeoplysning. Samtidig argumenterede han for, at der indførtes almindelig valgret til valget af den grundlovgivende forsamling i Slesvig-Holsten. Han forlod den provisoriske regering i august 1848, men var fortsat medlem af den grundlovgivende forsamling indtil den slesvig-holstenske bevægelse brød sammen i 1850.

Herefter udvandrede Olshausen til USA, hvor han levede i St. Louis og New York. Her engagerede han sig imod slaveriet.

Efter at hertugdømmerne i 1864 var blevet adskilt fra Danmark vendte Olshausen i 1865 tilbage til Europa, hvor han bosatte sig i Schweiz.