Оксана Шилова окончила Санкт-Петербургскую государственную консерваторию имени Н. А. Римского-Корсакова (класс М. Петровой). Была солисткой Академии молодых оперных певцов Мариинского театра, на сцене которого дебютировала в 2002 году в партиях Наяды («Ариадна на Наксосе» Р. Штрауса) и Деспины («Так поступают все женщины» Моцарта). С 2007 года – солистка театра. В её репертуаре ведущие партии в спектаклях «Руслан и Людмила» (Людмила), «Любовный напиток» (Адина), «Отелло» (Дездемона), «Травиата» (Виолетта), «Свадьба Фигаро» (Сюзанна), «Идоменей» (Илия), «Дон Жуан» (Донна Анна), «Волшебная флейта» (Памина) и других. В 2009 году певица спела в Мариинском театре партию Фрейи в опере «Золото Рейна» Вагнера, которую также исполняла на фестивалях в Эдинбурге и Стокгольме в рамках гастролей театра. Как приглашённая солистка выступала на сценах оперных театров Лиона, Бордо, Амстердама и Далласа. В 2012 году впервые выступила в Большом театре (партия Виолетты).
Была удостоена первых премий на международных конкурсах Е. Образцовой в Санкт-Петербурге и имени С. Монюшко в Варшаве, лауреат конкурса имени Н. А. Римского-Корсакова и конкурса исполнителей в Женеве.