Ольга Васильева родилась 13 января 1960 года в городе Бугульма, Республика Татарстан. Девочка воспитывалась в религиозной семье, поэтому не случайно ее дальнейшая научная деятельность всегда тесно переплетена с религией. В раннем детстве ее воспитывала бабушка.
Из средней школы Ольга выпустилась в четырнадцать лет, прослыв юным вундеркиндом. С детства девушка отличалась от сверстников своими умственными способностями и неумолимой тягой к знаниям. В 1979 году окончила дирижерско-хоровое отделение Московского государственного института культуры.
Следующие три года работала учителем пения в школах № 578 и № 91 города Москвы. В 1982 году поступила на вечернее отделение исторического факультета Московского государственного заочного педагогического института, который окончила в 1987 году. Далее преподавала отечественную историю в старших классах школы № 91.
С 1987 по 1990 год обучалась в аспирантуре Института истории Академии наук СССР. По ее окончании защитила диссертацию на тему «Советское государство и патриотическая деятельность Русской Православной Церкви в годы Великой Отечественной войны», получив ученую степень кандидата исторических наук.
Затем, на протяжении четырнадцати лет Васильева работала в Институте истории Академии наук СССР. Прошла путь от младшего научного сотрудника до ведущего научного сотрудника и руководителя Центра истории религии и Церкви Института российской истории РАН. В 1999 году присвоена степень доктора исторических наук, после успешной защиты диссертации на тему: «Русская Православная Церковь в политике Советского государства в 1943-1948 гг.».
В 2002 году Ольга Юрьевна возглавляет кафедру религиоведения Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации. С 2003 года преподает в Сретенской духовной семинарии. Через два года Васильевой присвоено ученое звание профессора. Под ее умелым руководством подготовлено и защищено три докторские и свыше двадцати пяти кандидатских диссертаций. В 2007 году ее количество дипломов о высшем образовании пополнилось: Ольга Юрьевна окончила Дипломатическую академию МИД России по специальности «Международные отношения».
Васильева является автором более ста шестидесяти научных работ. Интересуется вопросами из области политики и религии, в частности, влиянием церкви СССР на государство и на ход Великой Отечественной войны, проблемами религиозного экстремизма, взаимоотношениями церковного института России и внешней политики.
Ольга Юрьевна неоднократно читала лекции по патриотизму для членов партии «Единая Россия», являлась одним из организаторов выставки, посвященной династии Романовых. Авторы выставки пытались донести до общественности, что Романовы смогли «придушить» восстания своих врагов, а декабристы пытались повергнуть страну в «кровавую смуту». Интересным является отношение Ольги к Сталину. На своих лекциях доктор истории рассказывала, что генеральный секретарь проводил важнейшую работу по единству нации, пропагандируя язык и литературу, что, хотя и косвенно, но внесло вклад в победу над фашистской Германией.
В феврале 2012 года Васильева назначена на должность заместителя директора Департамента культуры Правительства Российской Федерации. В начале 2013 года стала заместителем начальника Управления Президента РФ по общественным проектам, где курировала вопросы, связанные с реализацией общественных проектов в области образования, осуществляла взаимодействие с общественными объединениями и иными структурами гражданского общества.
Также Васильева входила в состав Комиссии по вопросам религиозных объединений при Правительстве России и рабочей группы Комиссии при Президенте РФ по делам инвалидов по вопросам создания условий для участия инвалидов в культурной жизни общества.
В 2014 году Ольге Юрьевне присвоен классный чин действительного государственного советника РФ II класса. В том же году вошла в состав рабочей группы по подготовке концепции нового учебно-методического комплекса по отечественной истории. Проявив себя как опытный и компетентный руководитель, Васильева назначена на должность Министра образования и науки Указом Президента Владимира Путина от 19 августа 2016 года, став первой женщиной в истории России, занимающей этот пост.
Ольга Васильева является Почетным профессором Московского государственного гуманитарно-экономического университета. Член Международной ассоциации истории религий. Входит в состав редколлегий журналов «Наука и религия», «Государство, религия, церковь в России и за рубежом», «Историко-религиоведческие исследования». Являлась членом Совета по освещению религиозной тематики в электронных СМИ при Министерстве РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций.
Возглавив министерство, чиновница заявила, что ее главной задачей станет забота о преподавательском составе, а также переосмысление опыта предыдущих лет. Ольга Васильева собирается взять лучшее из прежней системы образования и дополнить ее некоторыми необходимыми современными нововведениями.