Los compuestos fenólicos son objetivos importantes en la mejora del olivo debido a sus beneficios para la salud y su impacto en la calidad de la fruta y el aceite. El perfilado fenólico de la fruta permite un cribado eficiente de grandes colecciones de germoplasma sin extracción de aceite, pero la variabilidad ambiental, especialmente las diferencias de un año a otro, afecta su expresión. El objetivo de este estudio fue evaluar la influencia genotípica en la composición fenólica de la fruta, basado en una evaluación de tres años de 10 genotipos de olivo silvestre y 75 cultivares de una colección central de olivo. Cada genotipo fue muestreado en al menos dos temporadas, con 1 a 3 árboles analizados anualmente. El análisis de varianza reveló una variación genética significativa entre cultivares y notables interacciones genotipo-año para ciertos fenólicos. La heredabilidad en sentido amplio fue generalmente alta para la mayoría de los compuestos, aunque algunos, como el ligstrosido y el aglicona de ligstrosido, mostraron una mayor sensibilidad ambiental. Las mejores predicciones lineales no sesgadas (BLUPs) estaban altamente correlacionadas con los valores fenotípicos relativos promedio. Los análisis de agrupamiento identificaron fuertes asociaciones entre compuestos fenólicos clave y destacaron perfiles metabólicos distintos que separan los genotipos silvestres y cultivados, reflejando diferencias en los patrones de acumulación fenólica. Estos hallazgos demuestran las influencias genéticas y ambientales en los fenólicos de la fruta de olivo y proporcionan estimaciones confiables para apoyar futuros estudios de selección asistida por marcadores destinados a desarrollar herramientas útiles en los programas de mejora del olivo.