1987 yılında Zafer Olcay'dan boşandı.
1989'da "Sahte Cennete Veda" filmindeki rolü, başarısını ülke sınırları dışına taşıdı ve sanatçıya Almanya'da yapılan, Altın Film Şeridi festivalinde "En İyi Kadın Oyuncu Ödülü"nü kazandırdı.
1990 yılında, oyuncu Haluk Bilginer ile birlikte Tiyatro Stüdyosu'nun kurucuları arasında yer aldı ve Aldatma, Kankardeşler, Histeri, Balkon gibi oyunlarda başrol üstlendi. Aynı yıl ilk albümü "Küçük Bir Öykü" yayınlandı.
Olcay, 1992'de, Haluk Bilginer'le Londra'da yapılan törenle dünya evine girdi. Aynı yıl Hollywood yapımı olan "indiana-jones" filminde eşiyle birlikte rol alan Olcay, Halide Edip karakterini canlandırdı.
Siyasetle de yakından ilgilenen Zuhal Olcay'a, Bakırköy Belediye Başkanı Adaylığı teklif edildi.
Sanatçı 1993'te, "İki Çift Laf" albümünü, 1996'da "Oyucu" albümlerini yayınladı.
1997 yılı Zuhal Olcay'a yeni bir ödül daha getirecekti. "80. Adım" filminde canlandırdığı Lerzan karakteriyle, sinema yazarları ve eleştirmenlerince "En İyi Kadın Oyuncu" ödülüne layık görüldü. 2001 yılında yaptığı Hiçbiryerde filmiyle de İstanbul Film Festivali'nde yine "En İyi Kadın Oyuncu" ödülüne layık görüldü.
Vedat Sakman ve Bülent Ortaçgil gibi önemli müzisyenlerle çalışan Zuhal Olcay, 1998'de "İhanet" isimli bir albüm daha çıkardı.
1990'da Haluk Bilginer ile birlikte "Tiyatro Stüdyosu" adlı özel tiyatronun kurucuları arasında yer aldı ve bu tiyatroda Aldatma, Kankardeşler, Histeri, Balkon gibi oyunlarda başrol üstlendi.
1996'da, Tiyatro Stüdyosu'nun yanmasından 3 yıl sonra, 1999'da, Haluk Bilginer ile birlikte Oyun Atölyesi'ni kurdu. Olcay, Oyun Atölyesi'nde sahnelenen "Dolu Düşün Boş Konuş" adlı oyundaki rolüyle Afife Jale Tiyatro Ödülleri'nde, "Komedi Dalında En İyi Kadın Oyuncu" ödülünün sahibi oldu.
Zuhal Olcay'ın Haluk Bilginer ile olan evliliği 2004 yılında sona erdi.
İki bölümden oluşan ve "Başucu Şarkıları" adını verdiği albümlerden, ilkini 2001'de, ikincisini ise 2005'te yayınladıktan sonra, Cengiz Onural'la birlikte çalıştığı "Hiçbir Yerde" müzik marketlerde yerini almıştır.
Yeditepe İstanbul, Geniş Zamanlar gibi sevilen birçok dizi ve televizyon showlarında rol alan Zuhal Olcay, müzik direktörlüğünü Gürol Ağırbaş'ın üstlendiği Mevzuhal adlı müzik programında ülkemizin önemli müzisyenlerini ağırladı.