Ольга Демидова родилась 7 июня 1964 года в городе Москва. После окончания ГИТИСа, мастерской Марка Захарова, в 1991 году, получила приглашение в труппу Московского театра юного зрителя, где была занята в спектаклях: «Гроза», «Пушкин. Дуэль. Смерть, «Мой бедный Бальзаминова», «Оловянные кольца», «Трамвай «Желание» и многих других.
Кинодебют актрисы состоялся в 2003 году, она сыграла эпизод в сериале «Сыщик без лицензии». В следующем, 2004 году, снялась в картинах: «Даша Васильева. Любительница частного сыска-3», «Моя прекрасная няня», «Самара-городок».
В 2005 Ольга приняла участие проектах «Аэропорт», «Дело о "Мёртвых душах"», «КГБ в смокинге», «Лебединый рай», «Любовь моя», «Мужчины не плачут-2», «Плата за любовь» и другие.
В 2012 году Ольга приняла участие в съемках шести фильмов и сериалов, в 2013 году была занята в проекте «Крапленый».
Из последних работ актрисы стоит выделить роль Полины Евгеньевны, матери главной героини Ани в 8-серийном фильме «Верю», роль директора школы Ларисы Васильевны в 6-серийном фильме «Каждый за себя», а также роль хозяйки квартиры Галины в сериале «Краплёный».
В 2016 году Демидову пригласили на съемки мелодраматического мини-сериала «Чужие и близкие».