Ольга Романова родилась 28 марта 1966 года в городе Люберцы, Московская область. В 1988 году окончила финансово-экономический факультет Московского финансового института. Журналистикой занялась в 1989 году, став обозревателем информационного агентства «ИМА-пресс».
С 1991 по 1994 год - московский корреспондент американского журнала Institutional Investor. С 1994 по 1997 год - экономический обозреватель и заведующая отделом экономики ежедневной газеты «Сегодня». С 1997 по 1999 год - автор и ведущий ежедневной аналитической программы «На самом деле» телеканала ТВ-Центр, редактор программы «Большие деньги» Игоря Потоцкого.
В 1999 году - заместитель главного редактора газеты «Версия». С 1999 по 2002 год - руководитель творческого объединения «Пятая колонка», автор еженедельной колонки в газете «Ведомости», автор и совладелец еженедельного журнала «ФАС». В конце 90 - начале 2000 была ведущей программы «Пятая колонка» на REN-TV.
С 2002 по 2005 год - автор и ведущая ежедневной аналитической программы «24 с Ольгой Романовой». В 2004 году стала лауреатом премии ТЭФИ в номинации «Ведущий информационной программы», а сама программа получила премию в номинации «Информационно-аналитическая программа».
С 2005 по 2006 год - ведущая программ «Эхономика», «Большой дозор» и «Особое мнение» на радио Эхо Москвы. В 2007 году - редактор отдела экономики журнала The New Times. В 2007 году - главный редактор российской версии журнала BusinessWeek.
В мае 2009 года там же начинается публикация тюремного дневника ее мужа «Бутырка-блог». Автор книги «Бутырка». С 2011 года - руководитель департамента журналистики на факультете медиакоммуникаций Высшей школы экономики.
В середине декабря 2011 года Романова приняла участие в организации протестов против фальсификации итогов выборов в Государственную думу шестого созыва, состоявшихся 4 декабря. В частности, она провела сбор пожертвований на проведение митинга на проспекте Сахарова в Москве и выступила в качестве одного из его ведущих. В январе 2012 года Романова вместе с Рустемом Адагамовым, Дмитрием Быковым, Леонидом Парфеновым, Григорием Чхартишвили, Юрием Шевчуком и другими журналистами и деятелями культуры учредила Лигу избирателей - общественное объединение, выступавшее за проведение в России честных выборов.
В 2012 году 20-22 октября состоялись выборы в Координационный совет российской оппозиции. С помощью этих выборов оппозиция намеревалась сформировать легитимный орган для переговоров с властью и разработки программы своих дальнейших действий. Романова была избрана одним из 45 членов этого органа. В июле 2013 года Романова покинула КСО.
В марте 2013 принимала участие в серии одиночных пикетов за освобождение участниц Pussy Riot Марии Алехиной и Надежды Толоконниковой.
В июне 2012 Владимир Слуцкер подал иск против Романовой в высокий суд Лондона по обвинению в клевете и диффамации. Как говорилось в иске, в 2011-2012 годах журналистка утверждала в социальных сетях и СМИ, что уголовное преследование ее мужа организовал Владимир Слуцкер, используя для этого подкуп должностных лиц и давление на суд. Разбирательство длилось более трех лет - долгое время решался вопрос о подсудности иска между двумя российскими гражданами в Великобритании. В итоге иск был принят Высоким судом Лондона. В июле 2015 года суд вынес решение, признав высказывания Романовой клеветой и оштрафовав ее на 110 тысяч фунтов стерлингов, а также обязав возместить судебные издержки, в том числе гонорары адвокатов Владимира Слуцкера.
В середине ноября 2011 года Романова «за действия, способствующие формированию гражданского общества» была удостоена Премии Егора Гайдара, учрежденной Фондом Егора Гайдара. В 2012 получила премию имени Герда Буцериуса «Свободная пресса Восточной Европы».