Актриса театра и кино.
В 1986 году переехала в Киев, где всерьёз занялась художественной гимнастикой в олимпийской школе Альбины Дерюгиной.
В 1998 году Ольга Ломоносова окончила Киевское хореографическое училище (педагог — В.И.Сулегина).
В том же году была принята в труппу Музыкального театра Станиславского и Немировича-Данченко, затем работала в группе Гедиминаса Таранды.
В 2003 году окончила Театральное училище имени Б.В.Щукина (курс Родиона Овчинникова).
Работает в театре имени Станиславского и театре имени Евг. Вахтангова.
Роли в кино: 2003 — "Комплекс вины" (Фильм 3), 2003 — "Охота на первого" (Фильм 2), 2003 — "Князь тьмы" (Фильм 1), 2001 — "Кобра. Антитеррор" — Вознесенская (главная роль), 2004 — "Дети Арбата" — Люся, 2004 — "Новогодние мужчины", 2004 — "Смерть Таирова" — Агнесса, она же Бромбилла актриса, 2005 — "Богиня прайм-тайма" — Алина Лаврова (главная роль), 2005 — "Большое зло и мелкие пакости. Детектив от Татьяны Устиновой" — Зоя девушка Потапова, 2005 — "Красная комната" — Катя (главная роль), 2005 — "Одна тень на двоих" — Марта (главная роль), 2005-2006 — "Не родись красивой" — Кира Воропаева (главная роль), 2006 — "9 месяцев" — Наташа, 2006-2007 — "Моя Пречистенка" — Софи Куратова (главная роль), 2007 — "Обнаженная натура" (32 серия), 2007 — "Агентство Алиби", 2007 — "Любовь на острие ножа" — Лариса (главная роль), 2007 — "Ночные сестры" — Вера Брусничкина (главная роль, медсестра в санатории), 2007 — "Точка возврата" — Шнырева (главная роль), 2007 — "Ты мне снишься..." — Ольга Николаевна (главная роль), 2008 — "Дважды в одну реку" — Лена Болотова (главная роль), 2008 — "Две истории о любви" — Ольга (главная роль), 2008 — "Зверобой" — Мария Назарова (главная роль, врач), 2008 — "Непрощенные" — Катя, 2008 — "Отдаленные последствия" — Таня Виноградова (главная роль, нотариус), 2008 — "Пять шагов по облакам" — Валерия Николаевна Крылова (главная роль, главный редактор журнала), 2008 — "Роман выходного дня" — Галина Купцова (главная роль), 2008 — "Чизкейк" — Наташа, 2009 — "Высший пилотаж" — Наталья Стебельцова (главная роль, бортпроводник), 2009 — "История Летчика" — Вика, 2009 — "Одну тебя люблю" — Антонина Возницына (главная роль, жена Степана), 2009 — "Осведомлённый источник в Москве" (документальный) — Дженифер Луи, 2009 — "Похищение Богини" — Лера Орлова (тележурналистка), 2009 — "Случайная запись — Ирина Андреевна Анохина (главная роль), 2009 — "Дата собственной смерти" (Фильм 1), 2009 — "Частный сыск полковника в отставке" — Майя (жена Дениса), 2009 — "Я не я" — Запальцева, 2010 — "Одиннадцатый цех" (Фильм 3), 2010 — "Военная разведка. Западный фронт" — Анна Эдуардовна Кузнецова (врач-невролог в щербинской больнице), 2010 — "Дежурный ангел" — Евгения Костина (главная роль, хирург), 2010 — "Зверобой-2" — Мария Назарова (главная роль), 2011 — "Назад — к счастью, или Кто найдет Синюю птицу" — Маша (главная роль), 2011 — "Слабое звено" (3-я серия), 2011 — "Высшая мера" (2-я серия), 2011 — "Начало" (1-я серия), 2011 — "Объект 11" — Маргарита Трошина (главная роль, майор МВД).
Муж — театральный режиссёр Павел Сафонов. 9 декабря 2006 года родила дочь.