Il paese con i due nomi uniti è in realtà composto da Olivetta, che si affaccia da un'altura sul torrente Bevera, e da San Michele, situata sulla statale per il Colle di Tenda.
La prima faceva parte fino al 1947 di una serie di località (tra le quali Piene e Libri), che ora sono in suolo francese. Olivetta era, fino al 1862, la principale località della Comunità di Penna, difesa dal castello omonimo, il cui toponimo si riferiva alla posizione dominante ma che più tardi fu tramutato in Piena.
Per la sua collocazione geografica, è il comune più occidentale della regione.
Storicamente è l'unico territorio comunale ligure per il quale è stata formalmente deliberata l'appartenenza alla minoranza linguistica storica occitana per l'intero territorio.
Il capoluogo comunale si affaccia sulla val Bevera, mentre le due frazioni di Fanghetto e San Michele si affacciano sulla valle Roia. Dista dal capoluogo circa 60 km.
Originariamente il territorio comunale nacque dall'unione dei due distinti borghi di Olivetta, situato sulle alture sovrastanti il torrente Bevera, e San Michele, situato sulla statale per il Colle di Tenda. Quest'ultimo fu scelto in passato come sede comunale, mentre Olivetta come borgo principale al quale erano agglomerati altri villaggi e borghi controllati dal vicino castello di Penna. Tale fortezza fu eretta dai conti di Ventimiglia, fino al passaggio di tutto il territorio nella Repubblica di Genova, che contrappose il castello come baluardo contro l'attiguo dominio del Ducato di Savoia.
Nel 1814 i borghi di Olivetta e San Michele entrarono a far parte del Regno di Sardegna, e in seguito, dal 1861, del Regno d'Italia. Il 26 ottobre del 1862 il re Vittorio Emanuele II, tramite il decreto reale n° 942, acconsentì alla modifica del nome della frazione di Penna, trasformandolo nell'attuale Piena. Dal 16 marzo 1890 venne ufficialmente dichiarata l'istituzione del comune di Olivetta San Michele, tramite apposito decreto reale n° 6700.
A seguito della definizione dei nuovi confini territoriali tra Italia e Francia dopo la seconda guerra mondiale (Trattato di Parigi del 1947), il comune perderà le due frazioni di Piena e Libri, attualmente inglobati in territorio francese nel comune di Breil-sur-Roya.
Chiese:
- Chiesa parrocchiale di Sant'Antonio di Padova. Già usata come oratorio, fu duramente bombardata nel 1944 durante la seconda guerra mondiale. Parzialmente ricostruita nel dopoguerra, è stata nuovamente affrescata dal pittore Raimondo Barbadirame.
- Chiesa dell'Immacolata Concezione.
- Chiesa degli Angeli custodi. Trasformata in chiesa nel 1820 da un precedente oratorio, è sita nella frazione di Fanghetto; al suo interno sono custodite tele risalenti al XVII secolo.