El topónimo de Ólvega tiene varias interpretaciones plausibles. Una teoría lo asocia al vascuence 'ola-veaga', que significaría 'herrería baja' o 'herrería del alto', hipótesis reforzada por la existencia de minerales de hierro en el término. Otra explicación sugiere que procede de la evolución gramatical del sufijo céltico –briga o –obriga, que genéricamente designa ciudad, núcleo, poblado o fortificación.
Según la tradición local, el origen del asentamiento se remonta a los habitantes de la ciudad romana de Augustóbriga, situada en la localidad de Muro a siete kilómetros de distancia. Esta ciudad fue abandonada a comienzos del siglo V d.C. tras ser arrasada por los pueblos bárbaros. Sus habitantes, obligados a buscar otro lugar para vivir, se asentarían en las inmediaciones de la ermita de los Mártires de Ólvega, zona algo elevada y más fácil de ser defendida. De esta forma se explicaría tanto el origen del pueblo como la fijación de su nombre.