Né à Genève, Olivier Zuchuat obtient un master en physique théorique à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et au Trinity College (Dublin) ainsi qu'un master es lettres à l’Université de Lausanne (Littérature Française et Philosophie). En 1996-1997, il est assistant à la faculté des Lettres de l’Université de Lausanne. Au théâtre, il met en scène plusieurs textes de Bertolt Brecht et Heiner Müller (dont Prométhée et Ciment) et travaille comme dramaturge. En 1999-2000, il a été l’un des assistants de Matthias Langhoff.
Depuis 2000, il se consacre totalement au cinéma et a réalisé plusieurs essais documentaires distribués en salle en Europe, notamment Au Loin des villages (2008, Prix des médiathèque au FIDMarseille, en compétition internationale à l’IDFA, nominé au Prix du cinéma Suisse), Comme des lions de pierre à l’entrée de la nuit (2013, Prix du Jury oecuménique, DokLeipzig) et Le périmètre de Kamsé (2021, en compétition à Visions du réel 2020). Il a également monté une dizaine de longs-métrages, essentiellement documentaires et contribué au montage de fictions ou d’installations-vidéos.
Il est membre de l'académie suisse du cinéma.
Il a soutenu un doctorat consacré aux esthétiques de montage contemporaines à l'université de Paris 8.
Il a enseigné l’esthétique du montage, les formes filmiques contempoiraines et la réalisation à la FEMIS (Paris). Il a également été chargé de cours en montage à l’Université de Paris-Est Marne la Vallée.
Depuis 2015, il est professeur au département cinéma de la HEAD – Genève dont il est le responsable ad interim en 2018/2019. Il est l'auteur de l'ouvrage Attraits de la durée. Plans perdurant et montage intraplan dans le cinema contemporain (2025, Mimesis, coll. Formes filmiques"). Il a co-dirigé les ouvrages Montage – Une anthologie (1913-2018), Lav Diaz : faire face (2022, Post Editions), et The Transformative Cinema of Lav Diaz Aesthetics, Resistance and Resilience (2026, Routledge).
Il mène actuellement des recherches sur les images de guerres, ainsi que sur l'éco-cinéma.