Ольга Смирнова появилась на свет в городе Свердловске (ныне – Екатеринбург) 4 октября 1983 года.

С раннего детства девочка занималась акробатикой и бальными танцами, затем посещала театральную студию при театре музыкальной комедии. Параллельно со средней школой в 2001 году закончила Школу современного танца при Екатеринбургском Центре Современного Искусства.

Затем Ольга поступила в актёрскую группу режиссёрского факультета Российской Академии Театрального Искусства, училась в мастерской О.Л. Кудряшова, которую окончила в 2006 году.

Свою карьеру Ольга Смирнова начинала с театральной сцены. Среди ее дипломных работ были главные роли в спектаклях «Вий», «Троянки», все женские роли в постановке «Нос», также играла в танцевальном спектакле «По-лю-бо-вно», сценической кантате «Кармина Бурана», «Синей бороде». Участвовала в совместном проекте Движения «Kislorod», «Школы современной пьесы» и Общественного фонда «Алем Арт» – «Объяснить» и хореографическом спектакле “The Rooms” режиссера Олега Глушкова.

В кино Ольга Смирнова снимается с 2007 года. Среди первых кинопроектов с ее участием – комедийная драма «Платон» и мюзикл-драма «Стиляги». В первом она сыграла девушку из Брянска, во втором – девушку одного из стиляг. После этого начала получать приглашения в другие проекты российского кинематографа.

Снималась в последующем в фильмах «Террор Любовью», «Предел желаний», «Тёмный Мир», сериале «Телохранитель» 3 и короткометражной ленте «Скольжение».

В 2011 году на экраны вышел минисериал режиссёра Владимира Хотиненко «Достоевский», в котором Ольга Смирнова сыграла роль Аполлинарии Сусловой. Эта роль вызвала противоречивые оценки критиков, и похвалу, и осуждение за слишком развратной образ героини.

Также в 2011 году Ольга Смирнова сыграла в картинах «Кедр» пронзает небо», «Капли крови на цветущем вереске (Лето волков)» и «Охотники за бриллиантами».

Ольга Смирнова – супруга актёра Алексея Филимонова, у пары есть дочь.