Ольга Куриленко родилась 14 ноября 1979 года в городе Бердянск, Украина.

Вскоре после рождения Ольги из семьи ушел отец и мать стала воспитывать дочь вместе с бабушкой.

В 1992 году Ольга вместе с мамой переехала жить в Москву, где тринадцатилетнюю красавицу заметил модельный агент. Тогда Ольга записалась на курсы моделей и спустя несколько лет подписала контракт с агентством «Madison».

В 1995 году Ольга переехала в Париж и начала сниматься для многих журналов, среди которых были «Glamour», «ELLE», «Madame Figaro», «Marie Claire» и «Vogue».

Карьеру актрисы Ольга начала со съемок в сериале «Ларго Винч» (2001 - 2003), а затем в 2005 году сыграла главную роль в картине Дайана Бертрана «Перст любви».

В 2006 году с участием Ольги вышло три фильма, это «Париж, я люблю тебя», «Амулет» и «Змий». В первом Куриленко снималась с такими звездами кинематографа, как Натали Портман, Жерар Депардье, Элайджа Вуд и Стив Бушеми.

В 2007 году Ольга сыграла одну из главных ролей в фильме «Хитмэн», а также снялась в мини-сериале «Опасные секреты».

2008 год стал очень продуктивным для Куриленко, она снялась в таких фильмах как «Макс Пэйн», «На моем западе», а также в сериале «Тирания». В том же 2008 году Ольга сыграла роль подружки Джеймса Бонда в 22 части «бондианы» «Квант милосердия», главную роль в котором исполнил Дэниел Крейг.

Затем Ольга сыграла главные роли в таких фильмах как «Стены» (2009) и «Центурион» (2010).

В 2011 году на телеэкраны вышло три фильма с участием Ольги, это «Там обитают драконы», «Земля забвения» и «Экспат». В последнем она снялась с Аароном Экхартом и Лианой Либерато.

В 2012 году Ольга начала сниматься в сериале «Волшебный город» (2012 - …), а также в фильмах «Глубинные империи» и «Купидоны».

Помимо того в 2012 году с участием Ольги вышло еще два фильма «Семь психопатов» и «К чуду».

В апреле 2013 года вышел фантастический боевик «Обливион», в котором главные роли сыграли Том Круз и Ольга Куриленко.

В 2014 году Ольга появилась в двух кинокартинах - «Человек ноября» и «Академия вампиров», а также закончила съемки в драме «Идеальный день» и фантастике «Глубинные империи», выход которых запланирован на 2015 год.