Olga débute sa carrière de mannequin à Paris, où elle pose pour plusieurs marques de luxe, de cosmétiques et parfums. Elle part ensuite à New York où elle prend des cours d'art dramatique. Elle travaille pour de très nombreux magazines français et internationaux, dont elle fait régulièrement les couvertures et interviews ainsi que pour de nombreux clients prestigieux. Elle est représentée en exclusivité par l'agence Next Management à Paris.
Parallèlement à son activité de mannequin, Olga Kurylenko prend des cours de théâtre. Elle obtient ensuite ses premiers rôles au cinéma, dans L'Annulaire et surtout Le Serpent, qui lui vaut d'être remarquée. En 2007, elle obtient le rôle d'Eva Pires, dans la série Suspectes, aux côtés de Karina Lombard, Élodie Frenck et Ingrid Chauvin. Cette même année, elle partage l'affiche du film Hitman tiré du jeu vidéo éponyme, au côté de Timothy Olyphant, Robert Knepper et Dougray Scott.
En 2008, elle est la James Bond girl de la 22e aventure cinématographique de James Bond, Quantum of Solace, dans lequel elle joue Camille, une jeune femme qui cherche à venger sa famille. Elle joue également, Natasha, la sœur de Mona Sax (Mila Kunis) dans le film Max Payne également tiré d'un jeu vidéo à grand succès comme son précédent film Hitman.
Libellés : actrice, james-bond-girl, lingerie, mannequin, Olga-Kurylenko, string