Olrik ble tidlig påvirka av Adam Oehlenschlägers nordiske dikt, og gjennom dem ble interessen for nordisk filologi og folkloristikken vakt. Han studerte nordisk filologi ved Københavns Universitet, og kom der i et nært forhold til Svend Grundtvig. I 1892 studerte han under Sophus Bugge og Moltke Moe ved universitetet i Kristiania, og samme år tok han sin doktorgrad på , dvs. et forsøk på å skille Saxos norsk-islandske kilder fra de danske kildene.