Olivia Newton John nació en Cambridge, Reino Unido, un 26 de septiembre de 1948. Hija de madre judía alemana y padre británico de origen galés, cuando solo tenía 5 años se trasladó a Australia con su familia, ya que a su padre le ofrecieron un trabajo como profesor en una universidad de Melbourne. Tuvo una hermana, la actriz Rona Newton-John, la cual falleció de cáncer. Se la conoce por el apodo Livvy, de Olivia. Su abuelo materno fue el físico y matemático alemán Max Born, que obtuvo un Premio Nobel de Física. En Australia, donde transcurrió su infancia y adolescencia, estudió en la Universidad de Melbourne.
Los inicios de Newton-John como cantante se remontan al instituto, en un grupo femenino llamado Sol Four.
Su primer álbum If Not For You grabado en 1971, llegó a Estados Unidos y consiguió tres singles de mediano éxito: Banks of The Ohio, Me and Bobby McGee (versión de una canción ya existente) e If Not For You. Dos años después presentó su segundo álbum Let Me Be There, destacando la balada country Take Me Home Country Roads.
En 1974 representó al Reino Unido en el Festival de Eurovisión que se celebró en la ciudad inglesa de Brighton. Interpretó el tema Long Live Love y quedó en 4ª posición resultando como ganadores los suecos ABBA (con Waterloo) y en segunda posición Gigliola Cinquetti. En ese año el tercer álbum If You Love Me, Let Me Know llegó a las primeras posiciones de la lista de álbumes, y por fin una balada del disco, I Honestly Love You, se afianzó en el 1º Lugar del Billboard estadounidense.
De inmediato Olivia se encerró en los estudios de grabación para grabar el siguiente L.P., que sería un auténtico éxito en el mercado americano: Have You Never Been Mellow, que escaló sin problemas al primer puesto de álbumes en 1975 y colocando al tema homónimo en el 1º Lugar del Hit Parade. Otra canción del disco destacó: se trata de otra balada en el estilo country: Please Mr. Please.
En 1975 se fue a vivir a los Estados Unidos, donde alcanzó pronto fama como cantante de música pop y también de música country. A lo largo de su carrera sus canciones alcanzaron en 5 ocasiones el primer puesto en las listas de ventas. Una de ellas fue «Physical», que permaneció durante 10 semanas en ese puesto. También obtuvo 4 premios Grammy. En 1979 intervino en el concierto benéfico Music for UNICEF, junto a artistas como los Bee Gees, ABBA, Donna Summer, Rod Stewart entre otros, cantando Rest your love on me y The Key.
Ha sido también actriz, participando en películas de carácter musical. Su mayor éxito fue Grease, con John Travolta.
Las siguientes no tuvieron igual éxito, en especial Xanadu, que fracasó a pesar de la participación de Gene Kelly y de la música compuesta por Jeff Lynne, miembro fundador de la Electric Light Orchestra (E.L.O.). Tampoco triunfó Two of a Kind, mal acogida por el público aunque su banda sonora fue igualmente un gran éxito.
Tiene una estrella con su nombre en Hollywood Boulevard, en reconocimiento de su extraordinaria trayectoria.
Oliva estuvo casada entre 1984 y 1995 con el actor Matt Lattanzi. De este matrimonio tiene una hija, Chloe Rose, nacida en 1986. A finales de los 80 lanzó junto a su amiga Pat Farrar una marca de ropa llamada Koala Blue, en Australia y Estados Unidos, que por errores financieros la llevó a la bancarrota en 1992, pero del que se recuperó económicamente gracias a la publicidad y telefilmes para la pequeña pantalla.
Desde 1996 vivía con Patrick McDermott, un operador de cámara, hasta que éste desapareció en extrañas circunstancias durante una excursión en barco en 2005. Pero en 2006, surgieron rumores de que McDermott había sido visto en México y de que había simulado su muerte para romper su relación con Olivia. En julio de 2008 ella se casó en secreto con el magnate John Easterling.
En 1992 Newton-John estaba preparada para otro regreso al éxito, cuando lanzó su tercera colección de grandes éxitos, Back to Basics – The Essential Collection 1971-1992, y planeó su primera gira desde su disco Physical realizada diez años antes. Poco después del lanzamiento del álbum, a Newton-John le fue diagnosticado un cáncer de mama que la obligó a cancelar toda la publicidad para el recopilatorio, incluyendo el tour (Newton-John recibió su diagnóstico el mismo fin de semana en que su padre murió) Luego de un largo tratamiento, Olivia se recuperó y desde entonces se convirtió en una incansable defensora de la investigación sobre el cáncer y otros problemas de salud. Es portavoz del producto Liv-Kit para el autoexamen de mamas. También es propietaria parcial de la Gaia Retreat & Spa en Byron Bay, Australia, que se anuncia como «el lugar ideal para renovar, actualizar y restaurar su mente, cuerpo y alma».
En 1991, se convirtió en la portavoz nacional del Fondo Ambiental Colette Chuda / CHEC (Coalición de Salud Ambiental de los Niños), tras la muerte de Colette Chuda, niña de cuatro años de edad amiga de la familia, a causa del cáncer (Chuda fue presentada junto con Newton-John y a su hija Chloe en la portada de su álbum Warm and Tender de 1989).
De igual forma, el diagnóstico de cáncer influyó notablemente en que la música de Newton-John hiciera alguna referencia a ello. En 1994, lanzó Gaia: One Woman’s Journey. Este fue el primer álbum en el que ella misma escribió todas las canciones, animándola a participar más activamente como compositora a partir de entonces. Un disco realacionado fue Stronger Than Before, de 2005; las ganancias obtenidas de las ventas del álbum se donaron a la investigación del cáncer de mama.
En 2008, Newton-John recaudó fondos para ayudar a construir el Olivia Newton-John Cancer and Wellness Centre en Melbourne, Australia.
El 30 de mayo de 2017, luego de 25 años de la detección de su cáncer, Olivia anunció la reincidencia de la enfermedad, lo que le producía un dolor de espalda que le obligó a posponer presentaciones. Este dolor fue el anuncio de que el mal se ha extendido al hueso sacro de su espalda. Por este motivo se someterá a terapias naturales y a un periodo de radiación en un centro de tratamiento del cáncer que lleva su nombre en Australia.
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