Отец девушки, Константин Куриленко, вскоре после ее рождения оставил семью. После тяжелого развода ее мать, Марина Алябышева, работала учителем рисования, чтобы хоть как-то сводить концы с концами. Маленькую Олю забрала ее бабушка, Раиса. В молодости Ольга жила в унизительной бедности в четырехкомнатной квартире, где проживало одновременно шестеро взрослых людей и несколько детей, носила тряпье и была вынуждена многократно ремонтировать свою одежду. Когда Ольге было 13 лет они с матерью поехали в Москву. Там ее заметил агент, который подошел к ней прямо на станции метро и предложил работу модели. Сначала ее мать отнеслась к этому с подозрением, но Ольга сделала правильный выбор и прошла курсы моделей в Москве. Также она изучала искусство, иностранные языки, училась играть на пианино и танцевать. В 16 лет она была готова к следующему шагу. Ольга поехала в Париж, за шесть месяцев изучила французский и подписала контракт с агентством "Madison". В 18 лет она появилась на обложке журнала "Glamour", а позже украсила обложки таких журналов, как "Elle","Madame Figaro", "Marie Claire" и "Vogue", а также стала лицом "Lejaby lingerie".
В 1999 году Ольга вышла замуж за своего друга - французского фотографа Седрика ван Мола (Cedric van Mol), а через два года они развелись. Вновь обретенная свобода и французский паспорт позволяли ей путешествовать и работать на Западе. Ольга обратилась в актерское агентство. В итоге она поменяла подиум на кинопленку и началась ее карьера киноактрисы. В 2005 она дебютировала в роли Ирис, чувственной красавицы в картине "Annulaire, L' " режиссера Дианы Бертран (Diane Bertrand).
Кинематографические роли Ольги Куриленко - весьма откровенны, а ее естественная красота и абсолютная нагота привлекает внимание мужской аудитории. Она играла с Элайджей Вудом в "Париж, я люблю тебя", исполняла роль Софии в фильме "Змей" (Serpent, Le), играла русскую красавицу Нику Воронину в фильме "Хитмэн" с Тимоти Олифэнтом. Сейчас Ольга заявлена на роль Камиллы, девушки Джеймса Бонда в фильме "Квант спокойствия" (Quantum of Solace).
