Ольга Потылицына родилась 17 сентября 1989 года в городе Красноярск. Выросла в спортивной семье: мать занималась саночным спортом, отец прыжками с трамплина. Будучи школьницей, поступила в Красноярское училище олимпийского резерва. В течение девяти лет занималась горными лыжами, неплохо выступала на соревнованиях местного масштаба, однажды получила серьезную травму, перенесла несколько операций на обоих коленях и поняла, что уже не сможет добиться в этом виде спорта серьезных результатов.

В 2007 году, по совету подруги отца, Потылицына решила попробовать себя в скелетоне и приехала тренироваться в город Москва. В сборной России дебютировала 5 декабря 2008 года на этапе Кубка Европы в немецком городе Винтерберг, где сразу же попала в число призеров, финишировав третьей. В следующем году на Чемпионате Мира среди юниоров заняла седьмое место, а еще через год стала восьмой.

Отборочные соревнования на Кубок Мира Ольга прошла в 2010 году. Ее первый этап на этом турнире состоялся 26 ноября 2011 года в канадском городе Уистлер. Определенный подъем в карьере произошел в сезоне 2010/2011 года, когда спортсменка заняла пятое место на Первенстве Мира и дважды финишировала третьей в кубковых заездах смешанных команд, тогда как в общем зачете одиночного разряда обосновалась на четвертом месте.

В сезоне 2011/2012 года, на первом же этапе Кубка Мира, проходившим в австрийском городе Иглс, сенсационно завоевала золотую медаль, первую медаль женского российского скелетона за всю предыдущую историю команды. В январе 2012 года взяла серебро на молодежном Чемпионате Мира, в марте выиграла национальное Первенство.

Перед началом сезона 2012/2013 года в очередной раз одержала победу на Кубке России и вновь попала в основной состав сборной, но цикл Мирового Кубка получился уже не таким удачным: спортсменка ни разу не поднялась на пьедестал, дважды финишировала шестой, в общем зачете заняла четырнадцатое место. На Чемпионате Мира в швейцарском городе Санкт-Мориц стала девятой, зато на Первенстве России вновь взяла золото. В 2014 году выступала на зимних Олимпийских играх.

Решением Международного олимпийского комитета 22 ноября 2017 года за нарушение антидопинговых правил аннулированы результаты выступления на Олимпиаде 2014 года в городе Сочи. Спортсменка пожизненно отстранена от участия в Олимпийских играх. Вскоре подали апелляция и 1 февраля 2018 года Спортивный арбитражный суд ее удовлетворил и аннулировал пожизненное отстранение от участия в играх.

Семен Денщиков и скелетонистка Ольга Потылицына перед выездом на Олимпиаду 2018 года в Южную Корею зарегистрировали свой брак в городе Южно-Сахалинск во время предолимпийского сбора. Семен сделал предложение Ольге на Новый год, но место для свадьбы выбрали спонтанно, за два дня.