All'arrivo in frantoio le olive vengono prima di tutto pesate e, prima di procedere alla fase di estrazione dell'olio, vengono sottoposte a defogliazione ed il lavaggio.
Il deramifogliatore, per mezzo di ventilatori e assi rotanti, elimina i rami e la maggior parte delle foglie, destinati ad essere trasformate in concime o in combustibile, la lavatrice invece elimina residui di terra o altre impurità attraverso l'impiego di acqua potabile.

A questo punto le olive sono pronte per le successive e fasi di lavorazione: frangitura, gramolatura, estrazione, conservazione e filtrazione che, da millenni, seguono una logica operativa pressoché invariata.

- La frangitura è la fase durante la quale le olive vengono frantumate fino ad ottenere una pasta grossolana che contiene buccia (epicarpo), polpa (mesocarpo) e noccioli (endocarpo) che svolgono una funzione drenante ed agevolano la successiva separazione dell'olio dalla pasta.
I metodi di frangitura più utilizzati attualmente sono due: quello tradizionale, che determina un ciclo di lavorazione discontinuo e quello moderno, caratteristico dei frantoi a ciclo continuo.
Il metodo tradizionale, che va via via scomparendo, si basa sull'utilizzo di molazze a macine di granito che, con il loro peso, schiacciano le olive; il metodo moderno ricorre invece a frangitori a martelli o a dischi rotanti, con il vantaggio di frantumare velocemente una grande quantità di olive, ottenendo una pasta più uniforme e limitando al minimo il dannoso contatto della pasta di olive con l'ossigeno.

- La gramolatura consiste in un lento e continuo rimescolamento della pasta di olive all'interno di una macchina detta gramola. Si tratta di un passaggio fondamentale e delicato in quanto permette di rompere le emulsioni acqua-olio che si sono formate durante la frangitura e riunire le goccioline di olio mosto in gocce sempre più grandi che saranno più facili da nella successiva estrazione.

La gramolatura si effettua oggi in vasche di acciaio inox a tenuta stagna per poter controllare la quantità di ossigeno che entra a contatto con la pasta, eventualmente anche saturandole con gas inerti come l'azoto.
Durante la fase di gramolatura, che dura circa 30 minuti, la temperatura della pasta non deve mai superare i 29 gradi centigradi al fine di preservare le caratteristiche organolettiche e le proprietà dell'olio.

- L'estrazione è il cuore del processo di lavorazione: dalla pasta ottenuta dalle precedenti fasi si procede alla separazione delle tre componenti: sansa, acqua di vegetazione e mosto oleoso e può essere discontinua o continua.
L'estrazione per pressione è un sistema discontinuo: la pasta uscita dalla molazza viene posta su pannelli circolari filtranti, forati al centro (fiscoli). Questi vengono sovrapposti, intervallati da dischi di acciaio per uniformare la pressione e impilati su carrelli posti sotto la pressa. Una pressione crescente per circa 1 ora permette al mosto oleoso (olio e acqua di vegetazione) di separarsi dalla parte solida (sansa) che rimane sui fiscoli.

I metodi continui, oggi maggiormente utilizzati, ottengono la separazione dell'olio dalla parte solida non attraverso la pressione, ma facendo ricorso ad altri principi fisici. Il sistema estrattivo più diffuso, quello per centrifugazione, sfrutta il diverso peso specifico dei singoli componenti. La pasta proveniente dalla gramolatrice viene immessa in una grossa centrifuga o decanter che tramite un'elevata velocità separa la sansa dal mosto oleoso, separato a sua volta in olio e acqua di vegetazione da un apposito separatore centrifugo.

Al termine di queste operazioni, si ottiene sempre un olio perfettamente commestibile, ma torbido perché ha in sospensione mucillagini, bollicine d'aria, frammenti di polpa e residui d'acqua. E' dunque necessario un periodo di decantazione in modo che tutte le sostanze estranee si depositino sui fondo (morchia) oppure si possono abbreviare i tempi ricorrendo alla filtrazione tramite sistemi di filtraggio di diversa natura e composizione.