Актриса так рассказывала о своём детстве: «Мы впитали веру с молоком матери, но нас никто не заставлял фанатично следовать всем канонам. Нас просто растили в любви, и прививали заботливое отношение к окружающим. А родители каждый день показывали нам, на своём примере, как нужно друг к другу относиться». Даже когда Ольга твёрдо решила выбрать актёрскую профессию, никто в семье её не стал отговаривать.
Сразу после окончания школы Ольга Остроумова поехала в Москву, поступать в ГИТИС. Всё сложилось как нельзя удачно. Девушка с первого раза прошла прослушивание и поступила в театральный институт. По словам Ольги, только когда прошло много лет, она поняла, как же ей повезло с первым фильмом. Некоторые актёры могут ждать свою первую удачною роль очень долго, а ей подфартило уже на третьем курсе. Ольге предложили исполнить в кинокартине «Доживём до понедельника» роль Риты Черкасовой, которая по сценарию была первой красавицей школы.
Этот кинодебют сразу принёс актрисе всесоюзную известность и популярность. Ольга призналась в одном из интервью: «Я не хотела смотреть этот фильм, потому что считала, что ужасно играю. Для любого актёра его первая роль, это потрясение».
Следующая роль в фильме «А зори здесь тихие…» превзошла все мыслимые ожидания, и выдвинула Остроумову в первые ряды популярных советских актрис. Когда Ольге вручили сценарий, она с сомнением отнеслась к этой работе. В то время актриса была полностью поглощена театром, и очень неохотно, но всё же приняла предложение сыграть роль Жени Комельковой. Фильм «А зори здесь тихие…» буквально взорвал советский кинопрокат, он вышел в 1973 году, и его посмотрели шестьдесят шесть миллионов зрителей.
Режиссёры наперебой предлагали Остроумовой новые роли, а критики восторженно высказывались о её работе. Большую часть предложений актрисе пришлось отклонить, так как персонажи были довольно однотипными, и все напоминали Женю Комелькову.
Далее последовали успешные роли в фильмах: «Любовь земная», и через три года продолжение «Судьба». Обе данные картины получили высокую награду – Госпремию СССР.
Следующей заметной работой Ольги Остроумовой была роль в фильме Рязанова «Гараж», где она сыграла дочь профессора Марину. Причём досталась она Ольге совершенно случайно. Режиссёр предложил ей сыграть в его картине, после того, как она пришла просить его посодействовать с детским садом для ребёнка. На съёмочной площадке они впервые встретились с Валентином Гафтом, который через семнадцать лет станет мужем актрисы. Ему предложили роль председателя гаражного кооператива, тоже совершенно неожиданно, так как изначально в фильме должен был сыграть Александр Ширвиндт, но у того возникли проблемы в театре.
Остроумова рано вышла замуж: с первым мужем они познакомились ещё в институте. Но после окончания учебы случилось так, что их распределили не только в разные театры, а ещё и в разные города: мужа в Ашхабад, а Ольгу в московский ТЮЗ. И брак быстро распался.
Со вторым мужем, режиссёром и писателем Михаилом Левитиным, Ольга Остроумова прожила долгих двадцать три года. В браке родилось двое детей: мальчик и девочка. Их семейную жизнь нельзя было назвать безоблачной, но актриса так любила своего супруга, что совершенно забыла про свои личные интересы, и растворилась в нём без остатка. Он же вёл довольно свободный образ жизни, и почти не уделял времени жене и детям.
Конечно Ольга на многое закрывала глаза, но когда она узнала о его неверности, то приняла решение развестись.
Остроумовой было очень трудно пережить развод. По словам актрисы, она неоднократно была на грани самоубийства, но мысли о детях и её воспитание в результате помогли актрисе справиться с горем.
«Я была совершенно выбита из колеи, мне казалось, что я умираю. Всё, во что я верила, всё, что я любила, в один миг исчезло без следа. Я уже морально была готова жить в одиночестве…» - вспоминала в интервью Остроумова.
Но судьба всё-таки подарила актрисе ещё один шанс, стать любимой. По словам Валентина Гафта, которому на тот момент было шестьдесят лет, он долгие годы не мог забыть Ольгу, с того самого времени, как они вместе играли в фильме «Гараж». Актеры встретились на корпоративе, и быстро поняли, что эта встреча не случайна, и что им стоит ещё раз попытать счастья.
