Olaf Rotthaus studierte Chemie an der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster und promovierte auf dem Gebiet der Biokatalyse am Max-Planck-Institut für Strahlenchemie (heute: MPI für Chemische Energiekonversion) in Mülheim an der Ruhr. Nach der Promotion forschte er sieben Jahre für die CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) in Frankreich an den Standorten Paris, Grenoble und Straßburg, wo er sich mit Koordinationschemie und Metalloenzymen beschäftigte. Im Juni 2008 wechselte er zur VDI Technologiezentrum GmbH in Düsseldorf in die Projektträgerschaft für das BMBF in den Bereich Materialforschung und Nanotechnologie. Dort baute er den Bereich Materialforschung für die Gesundheit mit aus bevor er in 2011 die Leitung der PT-Gruppe Materialforschung übernahm. Mit seinem Team unterstützt er das BMBF bei der Umsetzung der Forschungsprogramme zur Materialforschung („Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft – WING“ und „Vom Material zur Innovation“), insbesondere in den Anwendungsfeldern Gesundheit und Bauwesen, im Bereich der Elektrochemie und bei der Nachwuchs- und KMU-Förderung.