Ольга Олеговна Ломоносова родилась родилась 18 мая 1978 года в городе Донецке Украинской ССР, в семье строителя. В 1986 году вместе с семьёй Ольга переехала в Киев, куда перевели её отца.
Ещё в Донецке начала заниматься художественной гиманстикой. Тренеры отмечали у неё отличную гибкость. В Киеве её приняли в Школу Олимпийского резерва Альбины Дерюгиной. Там она стала кандидатом в мастера спорта.
Мать Ольги всегда мечтала о профессии балерины, но реализовать это желание сумела только дочь. В 1988 году Ольга поступила в Киевское хореографическое училище.
В 1997 году уехала в Москву. Работала в Музыкальном театре имени Станиславского и Немеровича-Данченко. Поступила в Театральное училище имени Щукина. Вопреки опасениям девушки, вступительные экзамены она сдала легко, даже миновав второй тур.
D 2003-2005 годах работала актрисой Театра имени Вахтангова.
В настоящее время актриса снимается в фильмах, играет в Другом Театре.