Waktu panen zaitun sangat ditentukan oleh tujuan pengolahan akhir dan tingkat kematangan fisik buah. Untuk konsumsi meja atau acar, panen dilakukan saat buah berwarna hijau muda kekuningan dengan tekstur masih keras pada pertengahan musim kemarau. Sementara itu, untuk ekstraksi minyak zaitun bermutu tinggi, pemetikan dilakukan saat 60 hingga 80 persen kulit buah telah berubah menjadi warna ungu tua hingga kehitaman.
Teknik panen zaitun yang ideal menggunakan metode pemetikan manual dengan bantuan sisir plastik berujung tumpul atau pemetikan langsung dengan tangan. Sebelum pemetikan dimulai, bentangkan jaring parabola atau terpal peneduh seluas 3 hingga 4 meter persegi di bawah kanopi pohon untuk menampung buah yang rontok. Hindari memukul dahan menggunakan galah keras karena dapat merusak cabang produktif untuk musim tanam berikutnya dan menyebabkan buah memar.
Pascapanen zaitun membutuhkan penanganan cepat dalam durasi maksimal 12 hingga 24 jam setelah dipetik dari pohon. Simpan hasil panen dalam keranjang plastik berlubang dengan kapasitas 10 hingga 15 kilogram per wadah agar sirkulasi udara tetap terjaga dan suhu tidak panas. Penundaan pengolahan melebihi 48 jam akan meningkatkan kadar keasaman bebas serta merusak cita rasa minyak zaitun akibat proses fermentasi alami.