Domaren bötfällde honom också 1 miljoner siklar (289.000 kronor; 171.000 pund) och beordrade att 560.000 siklar i tillgångar skulle beslagtas.
Olmerts advokater sa att han var oskyldig och skulle vädja. Om han inte lyckas kommer han att bli den förste tidigare regeringschefen i Israel som fängslas.
68-åringen dömdes i mars för en fastighetsaffär som ägde rum medan han tjänstgjorde som borgmästare i Jerusalem.
Tel Avivs distriktsdomstol fann att han hade accepterat en muta på 500.000 sekel (145 000 dollar; 86 000 pund) från utvecklarna av ett kontroversiellt lägenhetskomplex, känt som Holyland, för vilket planerings- och områdeslagar ändrades, och ytterligare 60.000 shekel för ett separat projekt.
Av Yolande KnellBBC News, Jerusalem
Detta fängelsestraff är ett dramatiskt fall från nåd för en man som en gång var en av de mäktigaste figurerna i Israel.
Det kommer sannolikt också att göra slut på alla förhoppningar om en politisk comeback för Ehud Olmert.
När han nyligen kritiserade den israeliska regeringens hantering av fredssamtalen med palestinierna verkade det som om han fortfarande hade ambitioner att återvända till det offentliga livet.
Men domaren i det här fallet sade att Olmerts brott inbegrep "moralisk turbulens", vilket innebär att han kommer att utestängas från ämbetet i sju år efter avtjänandet av sitt straff.
I sina memoarer hävdar Olmert att han kom mycket nära ett fredsavtal med den palestinska myndighetens president Mahmoud Abbas 2008.
Men under sina tre år som president förde han också in Israel i två blodiga, väpnade konflikter - kriget 2006 med den militanta libanesiska shia Islamistgruppen Hizbollah, och en treveckorsoffensiv mot Gaza 2008-2009 som lämnade omkring 1.400 palestinier och 13 israeler döda.
Nu har korruption lagts till Olmerts politiska meriter. Men många israeler hoppas att hans straff är ett tecken på att deras land rensar upp i sin politiska kultur.
Tio andra regeringstjänstemän och affärsmän dömdes tillsammans med Olmert. De domar som avkunnades på tisdagen mot sex av dem varierade från tre till sju år.
Domare David Rozen sa att mutor "omintetgör den offentliga sektorn" och "orsaka regeringens struktur att kollapsa".
Han tillade: " Människor som får mutor ger upphov till en känsla av avsky och får allmänheten att förakta statens institutioner. Den som tar mutor är som en förrädare som sviker allmänhetens förtroende som han fick - förtroende utan vilket en ordentlig offentlig tjänst inte kan upprätthållas."
Domaren sa att Olmert hade gjort ett "stort bidrag till landet".
Men han beskrev sina brott som "fientliga" och sade att han var skyldig till "moralisk turbulens", vilket enligt israelisk lag skulle hindra honom från att ställa upp i offentliga ämbeten i sju år efter att ha avslutat sin fängelseperiod.
Olmert sägs stå tyst i rättssalen med huvudet böjt. Hans advokater hade sökt ett icke-förvarsstraff.
Domaren sade åt honom att anmäla sig till fängelset den 1 september och gav i själva verket sina advokater tid att överklaga.
"Han tog ingen muta. Han fick ingen muta. Han ser sig själv som oskyldig, och det är med dessa känslor som han kommer att gå till Högsta domstolen för att överklaga," Olmerts advokat, Eli Zohar, berättade reportrar.
Justitieminister Tzipi Livni, som tjänstgjorde som Olmerts vice premiärminister och utrikesminister, sade: "Det är en svår dag när en före detta premiärminister döms."
"Jag har fullt förtroende för domstolen och polisen, och det borde allmänheten också göra."
Olmert tjänstgjorde som premiärminister mellan 2006 och 2009, tills en uppsjö av korruptionsanklagelser ledde till hans avgång.
Han frikändes från de flesta av de större anklagelserna som till slut väcktes mot honom av åklagare men befanns också skyldig till förtroendebrott och dömdes till ett års uppskjutet fängelsestraff.
Han befanns ha fattat beslut när han var handelsminister och industriminister som gynnade kunder till en nära medarbetare.
En domstol i Israel har dömt f.d. premiärminister Ehud Olmert till sex års fängelse för mutor.