Nel periodo di maturazione l'oliva assume colorazioni diverse (invaiatura), dal colore verde al giallo al viola ed infine al nero o quasi, e la polpa diviene molle: questo processo è progressivo e lento, specie con minore irradiazione solare; nell'ultimo stadio di maturazione la polpa raggrinzisce e perde di peso. La raccolta dell'oliva deve avvenire quando essa è pienamente sviluppata, al punto giusto di inolizione e contenuto di antiossidanti, e proprietà organolettiche migliori, prima della caduta dei frutti maturi, per permettere di raccogliere il maggior numero di olive per pianta e per avere la massima resa di olio, e di migliore qualità: tale momento varia a seconda delle zone, della varietà di oliva e del clima.
L'epoca di raccolta influenza molto la qualità dell'olio e in modo particolare le caratteristiche organolettiche del prodotto. Anticipare o ritardare la raccolta delle olive può consentire di ottenere oli con caratteristiche olfatto-gustative differenti, dal fruttato verde più o meno intenso, con note di amaro e di piccante (olive poco mature), al fruttato maturo, mandorlato e tendenzialmente dolce (olive molto mature). Anche le caratteristiche chimiche dell'olio sono influenzate dall'epoca di distacco delle drupe, è noto infatti che l'acidità aumenta ritardando la raccolta e che le olive in fase di maturazione avanzata contengono una minore quantità di acidi polinsaturi. Per determinare l'epoca di raccolta, vengono presi in considerazione vari indici come: colore dell'epidermide, grado di inolizione, ammorbidimento della polpa e resistenza al distacco delle drupe. Va inoltre ricordato che cultivar diverse possono anche avere periodi di maturazione diversi e che il carico di frutti e le condizioni ambientali incidono sulla maturazione delle olive. Un altro parametro determinante per la qualità dell'olio è rappresentato dalle modalità di raccolta. Per ottenere olio di qualità è necessario che le olive vengano raccolte direttamente dall'albero, poiché le olive cascolate naturalmente a terra o sulle reti, si deteriorano a causa dell'attività enzimatica che si sviluppa non appena la drupa si stacca dall'albero e che induce trasformazioni biochimiche con formazione di sostanze dall'aroma non gradevole che causano l'insorgenza di difetti organolettici nell'olio .