Детство Ольги Остроумовой прошло в Бугуруслане, в маленьком домике, недалеко от церкви. Ее отец работал учителем физики в местной школе, а мама занималась воспитанием детей - кроме Ольги родители воспитывали ещё двух дочек и сына.
Когда Ольга решила стать актрисой, семья ее поддержала. Ей купили билет до Москвы, напекли пирожков. Она ехала в город, где никого не знала.
Так в 1966 году оренбурженка стала студенткой ГИТИСа, а по его окончании - актрисой Московского театра юного зрителя.
Роль школьницы в фильме Станислава Ростоцкого «Доживём до понедельника» в одночасье сделала её любимицей миллионов зрителей. Фильм «А зори здесь тихие…», в котором актриса сыграла роль Жени Комельковой, стал культовым в Советском Союзе, Китае, ряде других стран.
Сама же Остроумова самой большой своей творческой удачей считает роль Василисы в фильме «Василий и Василиса». Звание заслуженной артистки РСФСР Ольга Михайловна получила в 1982 году. В 1993 году она была признана народной артисткой России.
За роль Мани Поливановой ей вручена государственная премия СССР, за фильм «А зори здесь тихие…» - «Серебряная нимфа» (Италия).
