Olivier Peyrebrune débute ses études musicales au conservatoire national de région de Bordeaux où il fréquente les classes de piano, violon, formation musicale et écriture. Il entre ensuite au conservatoire national supérieur de musique de Paris dans la classe de Dominique Merlet où il obtient un premier prix de piano à l'unanimité avec les félicitations du jury ; ainsi que deux premiers prix en musique de chambre, dans les classes de Christian Ivaldi et Alain Planes (trio avec piano) et Bruno Pasquier (sonate avec violoncelle).
Il entre ensuite en cycle de perfectionnement dans la classe de Jacques Rouvier. Il se produit en France et à l'étranger en soliste et sous la direction de différents chefs (I.Kataïev, Jean-Jacques Kantorow, Jaap Schröder) et participe de nombreux festivals (les Arcs, Piano en Saintonge, festival du jeune soliste d'Antibes, festival de radio France Montpellier, Flâneries musicales de Reims, la Roque d'Anthéron). Cet artiste inquiet, raffiné et sensible (le Monde de la musique) donne aussi une grande part de son temps à la musique de chambre comme en témoigne sa discographie.
Il a également été invité en résidence à la prestigieuse fondation Théo Lieven pour jeunes pianistes à Como en Italie.
Olivier Peyrebrune a enregistré pour France Musique, France Culture, les chaînes de télévision Mezzo et La Cinquième.
Sa discographie pour le label Ambroisie, comprend un disque consacré à l'œuvre de Schumann pour violoncelle et piano, hautbois et piano unanimement salué par la critique ; ainsi qu'un disque consacré à l'œuvre de Benjamen Britten en musique de chambre (diapason d'or, 10 de répertoire…). Dernièrement vient de paraître un dvd consacré au Carnaval des animaux de Camille Saint-Saëns avec Pierre Arditi en récitant, ainsi qu'un disque consacré à Antal Dorati.