Олеся Старухина родилась в Уфе. Окончила Уфимское училище искусств по классу хорового дирижирования (1994), вокальный факультет и аспирантуру Российской академии музыки имени Гнесиных (2004, класс М. А. Миглау).
С 2003 года работает в Камерном музыкальном театре имени Б. Покровского. В ее репертуаре партии в спектаклях «Похождения повесы» И. Стравинского (Энн), «Альтист Данилов» А. Чайковского (Наташа), «Век DSCH» на музыку Д. Шостаковича (Она), «Волшебная флейта» и «Дон Жуан, или Наказанный развратник» В. А. Моцарта (Памина и Церлина), «Джанни Скикки» Дж. Пуччини (Лауретта), «Лазарь, или Торжество Воскрешения» Ф. Шуберта – Э. Денисова (Мария), «Нос» Д. Шостаковича (Дочь Подточиной, Соло в Казанском соборе), «Ревизор» В. Дашкевича (Мария Антоновна) и многие другие партии классического, романтического и современного репертуара.