Rejoignant le Ministère des Affaires Étrangères en 1986, il sert à Addis Abeba où il assure la liaison de la France avec les organisations régionales africaines. Au Ministère des Affaires Étrangères, il est ensuite chargé du suivi des négociations sur la Convention d’Interdiction des Armes Chimiques, avant d’assurer la représentation de la France auprès de l’organisation mise sur pied à la Haye pour l’application de cette convention.
Il rejoint ensuite l’Ambassade de France à Washington comme conseiller pour les questions politico-militaires. Il est appelé au cabinet du Premier Ministre en 2002 en tant que conseiller pour les affaires stratégiques et prend ensuite la direction internationale du Commissariat à l’Énergie Atomique, responsabilité couplée avec celle de Gouverneur pour la France auprès de l’Agence Internationale de l’Énergie Atomique à Vienne.
Ambassadeur à Singapour entre 2009 et 2013, il rejoint ensuite Montréal pour exercer les fonctions de Représentant Permanent de la France auprès de l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale.
Olivier Caron est Directeur Général du CSFRS depuis septembre 2016.