Lluità a Flandes (1602-07). Virrei de Sicília (1610-15), pacificà l’illa, dominà els barons feudals i organitzà les defenses. Envià dues vegades una esquadra a Tunis (1612), amb èxit. També envià ajut econòmic i una esquadra als grecs de Morea perquè es rebel·lessin contra els turcs i se n'independitzessin, però no fou ajudat pel govern de Madrid i renuncià al virregnat. Nomenat virrei de Nàpols (1615-17), organitzà la marina i continuà, amb èxit, la lluita contra els pirates turcs (1617). Tanmateix, hi renuncià a causa dels obstacles posats a la seva política. Fou l’inspirador de la famosa conjuració de Venècia, que aspirava a apoderar-se d’aquella república. Tornà a Madrid el 1620, on fou acusat de malversar el tresor, de connivència amb els turcs, i d’exposar la reputació reial en l’esmentada conjuració. Mort Felip III de Castella, Olivares el féu empresonar (1621), i morí a la presó.
Fou poeta, home de lletres i protector de l’art. Protegí Quevedo, que n'escriví la biografia i li dedicà uns quants sonets. La seva vida llibertina fou motiu per a la comèdia de Cristóbal de Monroy Las mocedades del duque de Osuna.