Ольга Ломоносова родилась 18 мая 1978 года в интеллигентной семье в Донецке. Отец был строителем, а мама - экономистом. Большое влияние на воспитание в детстве Ольги оказала бабушка (врач-гинеколог). Беззаботное детство Ольги закончилось быстро. В детском саду ее отобрали в спортивную школу художественной гимнастики, тренеры отметили у девочки невероятную гибкость. Началась новая серьезная жизнь: тренировки почти каждый день, соревнования, потом еще и учеба в школе. Несмотря на загруженность, учеба Ольге давалась легко, она была отличницей и командиром класса.
В 1986 году отца Ольги перевели на работу в Киев. 10-летняя Ольга поступает в Школу олимпийского резерва Ирины Дерюгиной. Строжайшая дисциплина, спортивный режим, изматывающие тренировки, наказания за малейшую провинность – это реалии той жизни. Ольга достойно проходит все испытания на прочность, готовится стать настоящей гимнасткой, но все изменил случай.
На отдыхе в Мисхоре маме Ольги советуют попробовать отдать девочку в хореографическое училище. Сама Ольга мечтала быть ветеринаром и лечить животных, которых очень любила. Сначала было поступление в Ленинграде в Вагановское училище, но предвзятое отношение к гимнастам в училище, привело Ольгу на экзамены в Киевское государственное хореографическое училище. И хотя особого желания поступать у девочки уже не было, в результате она прошла с самым высоким баллом, и попала на курс замечательного педагога Валерии Ивановны Сулегиной. Годы учебы под руководством В. И. Сулегиной сформировали и определили дальнейший сценический успех Ольги Ломоносовой. Успехи Ольги были замечены, ее приглашали на работу после окончания училища в Киевский театр оперы и балета. На предпоследнем курсе Ольги в училище в Киев приехал Штутгартский балет с постановкой Уильяма Форсайта. Ольга Ломоносова, «заболевшая» современным балетом, попросилась в труппу Штутгартского балета и была принята.
Год длились формальности с разрешением выехать на учебу в Германию. В 1997 году было получено разрешение, забронирована гостиница, куплен билет, и Ольга принимает решение не ехать учиться в Германию. На решение повлияло знакомство с московскими актерами театра «Сатирикон», поездка в Москву и желание играть в Москве.
В 1998 году, окончив училище, Ольга Ломоносова уехала в Москву, где устроилась в Музыкальный театр имени Станиславского и Немировича-Данченко. Затем Ломоносова поступает в труппу Имперского балета Гедиминаса Таранды. Роковая случайность (неудачная поездка на санках с горы, на гастролях во Франции) перечеркивает карьеру балерины Ольги Ломоносовой.
По совету подруги-балерины Ольга решает поступать в театральный ВУЗ, на актерское отделение. Ее принимают в Щукинское училище на курс Родиона Овчинникова. Важной вехой в актерской судьбе Ольги стала роль Корделии в спектакле «Король Лир», которую она сыграла, учась на третьем курсе.
После окончания «Щуки» Ольга поступила в труппу Театра им. Евгения Вахтангова. Она играла в спектаклях: «Король Лир», «Дон Жуан и Сганарель», «Калигула». Еще один театр, в котором Ольга играла, театр им. К.С.Станиславского. Театральный багаж Ольги составляет 6 сыгранных спектаклей, среди них роли Галины в «Утиной охоте» (реж. П. Сафонов), Элизы Дулиттл в «Пигмалионе» (по одноим.пьесе Б.Шоу, реж. П. Сафонов), Гермии в спектакле «Сон в летнюю ночь» (реж. В. Мирзоев). Творческая карьера в кино для Ольги складывается успешно, она считается одной из самых снимаемых актрис отечественного кино начала нового века. С 2001 года по 2010 год Ольга Ломоносова снялась в более 30 фильмах и сериалах.
Актриса не любит обсуждать свою личную жизнь. В годы учебы в Щукинском училище Ольга вышла замуж за однокурсника своей подруги, но брак распался. Сейчас актриса счастливо замужем за известным театральным режиссёром,
Павлом Сафоновым. 9 декабря 2006 года у Ольги родилась дочь Варвара. Ольга Ломоносова — человек не публичный. Она по-прежнему любит балет, а также хотела бы с удовольствием заниматься дизайном или декором./
