Ольга Куриленко родилась 14 ноября 1979 года в городе Бердянск, Украина. После развода родителей дочь осталась жить с мамой, тяжело переживавшей уход супруга. Материальное положение семьи было крайне тяжелым. Мать Ольги работала простой учительницей рисования, получая за работу копейки. Денег остро не хватало. Женщина давала частные уроки рисования, желая подработать, но это ситуации не изменило. Она была вынуждена уехать на заработки. Ольга осталась на попечении бабушки и дедушки, переселившись жить к ним. Всем вместе пришлось тесниться в крошечной квартире, где кроме пожилых людей и самой Оли проживали дядя с тётей и их сын, двоюродный брат Ольги.

Ольга Куриленко вспоминает, что в тот период денег хватало разве что на питание. Но вот желание получить хорошее образование от этого не исчезло. Девочка посещала музыкальную школу, где обучалась игре на фортепиано, и ходила в балетную школу. При этом она никогда не мечтала стать ни пианисткой, ни балериной. Ольга Куриленко тогда вообще не задумывалась об артистической карьере и известности. Она хотела быть врачом, как любимая бабушка.

Когда Ольге Куриленко исполнилось 13 лет, мама забрала её в Москву, где на тот момент сумела найти работу, позволявшую получить средства на существование. Как-то в столичном метро Ольгу заметил представитель одного из модельных агентств. Когда он узнал, что девочке всего лишь 13 лет, предложение поучаствовать в кастинге отпало. Но мысль о модельном будущем осталась. Вскоре девушка записалась на курсы, где готовили моделей. Через 2 года Ольга Куриленко принесла в модельное агентство Madison своё портфолио, которое помогла сделать мама. Её взяли на работу. В 16 лет Куриленко предложили подписать контракт, по которому она отправилась в Париж.

Ольга прибыла во Францию с базовым знанием английского языка. Французского она не знала совсем. Поначалу единственной мыслью юной модели было уехать на родину, бросив всё. Но первые успехи помогли Куриленко выдержать все тяготы закулисной жизни модельного бизнеса. Вскоре фото русской красавицы появились на обложках многих знаменитых журналов. «Vogue», «Elle», «Marie Claire» и другие с удовольствием поместили изображение модели, а известная косметическая фирма Nivea даже выбрала Ольгу Куриленко своим «лицом» для рекламы в Японии. После Nivea поступили аналогичные предложения поработать от косметических брендов Clarins и Helena Rubinstein.

К концу 90-ых модельная карьера Ольги Куриленко оказалась на пике. Её изображение можно было встретить даже на громадных билбордах в Нью-Йорке. Предложений работы у модели оказалось более, чем достаточно. Но именно тогда, на взлёте востребованности, Куриленко задумалась о быстротечности модельной карьеры. Ольга начала брать уроки актёрского мастерства в одной из престижных театральных школ Парижа.

Дебют в кинематографической биографии Ольги Куриленко случился в 2001 году. Начинающая актриса появилась в эпизодической роли в многосерийной ленте «Ларго». Затем последовало ещё несколько малозаметных ролей, среди которых можно выделить работу Куриленко в малобюджетной эротической картине «Перст любви». Здесь она снялась в главной роли, но лента оказалась провальной.

В 2006 году модель наконец завоевала право называться актрисой. В этом году Ольга Куриленко снялась в образе вампира в киноленте «Париж, я люблю тебя». Партнёром по съёмкам у Ольги оказался популярный артист Элайджа Джордан Вуд. В тот же период появились ещё две картины с участием актрисы - «Амулет» и «Змий», после которых предложения сниматься начали поступать Куриленко регулярно. Каждый год выходит 1-3 фильма с её участием, причём с каждой ролью популярность актрисы растёт.

В 2007 году Ольга Куриленко сыграла Нику Воронину в картине «Хитмен». Это экранизация культовой видеоигры. Вместе с ней снимался Тимоти Олифант, чьё имя известно многим фанатам французского и мирового кинематографа. В том же году артистка появилась в сериале «Опасные секреты», где сыграла Еву Пирес.

Следующий год подарил Ольге Куриленко центральную роль в боевике «Макс Пэйн». Но главный подарок актриса получила в январе 2007 года. Ей предложили роль в голливудском фильме «Квант милосердия». Это продолжение истории «агента 007», в котором Ольга сыграла очередную «девушку Джеймса Бонда». Конечно же, после выхода картины Куриленко проснулась знаменитой. К тому же, с этих пор ей начали предлагать работу очень именитые режиссёры Голливуда. Вскоре актриса снялась в триллере «Центурион», мелодраме с элементами фантастики «Тирания», драматической картине «Там обитают драконы».

В 2011 году на экранах появился фильм «Земля забвения» о катастрофе на Чернобыльской атомной станции. Это совместная франко-украинская лента, где Ольга Куриленко сыграла одну из центральных ролей. Следующий 2012 год принёс артистке работу в четырёх лентах сразу. Но наиболее заметной картиной этого года, по использованным спецэффектам превзошедшую легендарный «Аватар», оказалась лента «Глубинные империи». Это один из самых дорогих китайских 3-D-фильмов, в котором Ольга Куриленко появилась в образе королевы русалок.

Много работы принесли артистке и следующие два года. Куриленко появилась в картинах «Обливион», «Академия вампиров», «Человек ноября» и других. В 2015 году поклонники таланта Ольги Куриленко увидели любимую артистку в картине «Ускорение» Алекса Фаррадея. Здесь красавица играет опытную воровку и роковую женщину, перешедшую дорогу международному синдикату.

Личная жизнь Ольги Куриленко - объект постоянного внимания прессы. В 1999 году она впервые вышла замуж. Её супругом стал фотограф Седрик Ван Моля. Тогда же Ольга становится гражданкой Франции. Вместе пара прожила почти 4 года, но решила расстаться. Вторым мужем Куриленко в 2006 году становится американский бизнесмен Демиан Габриэль. Брак с ним затрещал по швам уже через полгода и вскоре развалился.

Долгое время Ольга Куриленко жила лишь работой и новыми ролями в кино, сконцентрировав все силы на карьере актрисы. О последнем романе Ольги с лондонским актером и журналистом по имени Макс Бениц пресса заговорила в 2015 году, несмотря на скрытность актрисы. Осенью 2015 года у пары родился сын, которого назвали тройным именем Александр Макс Горацио.