Olle ten Cate studeerde geneeskunde aan de Universiteit van Amsterdam, en heeft zijn professionele leven vanaf 1980 gewijd aan medisch onderwijs. In 1986 promoveerde hij op een proefschrift over peer teaching in het medisch onderwijs. Tot 1999 was hij nauw betrokken bij alle grote preklinische en klinische curriculumhervormingen, onderwijsonderzoek, programma-evaluatie en onderwijsontwikkeling van de Universiteit van Amsterdam. In 1999 werd hij benoemd tot Hoogleraar Medische Onderwijskunde aan de Universiteit Utrecht, en opleidingsdirecteur geneeskunde aan het Universitair Medisch Centrum Utrecht. Van 2005 tot 2017 leidde hij het Expertisecentrum voor Onderwijs en Opleiding aan het UMCU. Zijn onderzoeksinteresses omvatten curriculumontwikkeling, peer teaching, competentiegericht onderwijs in de gezondheidszorg en vele andere onderwerpen. Van 2006 tot 2012 was hij voorzitter van de Nederlandse Vereniging voor Medisch Onderwijs. In 2012 werd hij benoemd tot adjunct-hoogleraar aan de University of California, San Francisco, naast zijn werk in Utrecht, om een gezamenlijk programma voor de opleiding van promovendi op het gebeid van onderwijs in de gezondheidszorg te leiden. Hij heeft uitgebreid gepubliceerd in de medische onderwijsliteratuur (400+) en begeleidde en begeleidde vele promovendi (25+) in medisch onderwijsonderzoek. Hij is lid van de redacties van Medical Teacher en het Journal of Graduate Medical Education, en was lid van het Executive Committee (2012-2017) en is Fellow van de Association for Medical Education in Europe; hij is Fellow van de American Educational Research Association. In 2017 ontving hij de John P. Hubbard-prijs van de National Board of Medical Examiners in de VS voor zijn uitgebreide werk op het gebied van competentiegericht medisch onderwijs en toetsing, en de Han Moll penning van de Nederlandse Vereniging voor Medisch Onderwijs voor zijn bijdragen aan medisch onderwijs; in 2018 ontving hij de eerste tweejaarlijkse internationale Ian R. Hart Award voor innovatie in het medisch onderwijs, in 2020 een Koninklijke Onderscheiding (Officier in de Orde van Oranje-Nassau) voor zijn werk, en in 2023 de Harmen Tiddens Penning van het UMC Utrecht voor zijn internationale bijdragen aan het gezondheidszorg onderwijs.