Ольга Барнет родилась в семье кинорежиссёра Бориса Барнета и актрисы А. А. Казанской.Окончила Высшее Театральное училище имени Б. В. Щукина в 1972 году (курс А. Ф. Борисова) и была принята в труппу Московского художественного театра им. Чехова, где и служит по настоящее время.Кроме МХТ им. Чехова, играет в спектаклях театра-студии под руководством О. П. Табакова.