Rakstos no 1137. gada. Pēc 1617. gada Stolbovas miera līguma Krievijas robeža ar Zviedriju atradās 40 kilometrus no pilsētas. 17. gadsimta vidū Oloņeca tika izveidota kā spēcīgs pierobežas cietoksnis. Tas 1741. gadā nodega un vairs netika atjaunots. Pētera I laikā pilsētas apkaimē tika nodibinātas kara rūpnīcas. No 1801. līdz 1922. gadam eksistēja Oloņecas guberņa, tomēr guberņas centrs bija Petrozavodska. Otrā pasaules kara laikā Oloņecu no 1941. gada 5. septembra līdz 1944. gada 25. jūnijam bija ieņēmis Somijas karaspēks.
Cilvēki
Oloņecā dzimis poļu pretošanās kustības līderis Vitolds Pileckis (Witold Pilecki, 1901 – 1948).