Ольга Геннадьевна Харлан родилась 4 сентября 1990 года в Николаеве (Украина).

Окончила Николаевское училище физической культуры. Обладательница Кубка мира в 2007 году среди юниоров.

С 10 лет начала заниматься фехтованием в Николаевской СДЮШОР по фехтованию.

На чемпионатах мира среди юниоров в 2007 и 2008 годах занимала 1-е место. В 2007 году через несколько дней после своего 17-летия выиграла серебро на чемпионате мира в Санкт-Петербурге в командном первенстве саблисток.

На Олимпийских играх в Пекине в 2008 году в командном выступлении против спортсменок Китая 17-летняя Ольга Харлан внесла перелом в ход матча, сделав восемь точных уколов подряд, что принесло сборной Украины первое олимпийское «золото» 2008 года.

После победы Ольга Харлан вместе с подругами по команде дали многочисленные интервью различным СМИ, приняли участие в фотосессии к мужскому журналу «XXL». НОК Украины признал Ольгу спортсменкой августа, а в конце года признал и лучшей спортсменкой года.

в 2010 году получила золотую медаль на международном турнире серии Гран При по фехтованию в итальянском городе Ламеция Терме. Ольга Харлан стала вице-чемпионкой мира.

В 2011 году в английском Шеффилде выиграла золотую медаль на чемионата Европы 2011, который проходил 13-19 июля.

В июне 2012 года Ольга Харлан завоевала золотую медаль с чемпионата Европы по фехтованием (м. Линьяна, Италия), одержав победу в финале над Василик Вугиуку (Греция) со счетом 15:14.

1 августа 2012 года после неудачи в полуфинале Ольга сумела собраться и в напряженном бою одолеть двухкратную олимпийскую чемпионку Мэриел Загунис. Счет в матче за 3-е место открыла наша саблистка. Однако опытнейшая Загунис тут же взяла инициативу в свои руки и повела в счете: ее преимущество увеличивалось и порой Ольга пропускала обидные удары. Надо отдать должное Харлан, ведь когда американка повела 4:1, она не смутилась и сумела отыграть три балла! Соперницы стали осторожничать, но к перерыву чемпионке Афин и Пекина удалось выйти вперед на два очка. Но снова как и в поединке с Великой Харлан отыгралась, правда в отличие от полуфинала она больше не отпускала соперницу вперед. Украинка расслабилась, поймала свое фехтование и начала доминировать на помосте. До конца матча Загунис так и не удалось подобрать ключик к стилю Ольги, и наша саблистка победила с внушительным отрывом - 15:10!

В июле 2013 года Ольгу Харлан за достижение высоких спортивных результатов на XXVII Всемирной Универсиаде в Казани наградили орденом «За заслуги».

В августе 2013 года на чемпионате мира с фехтования в Будапеште Ольга впервые стала чемпионкой мира в одиночном разряде. Кроме того Ольга Харлан вместе с Алиной Комащук, Галиной Пундик и Еленой Ворониной стала победительницей в командной сабле.