Ольга Мартынова окончила Центральную музыкальную школу при Московской консерватории (класс фортепиано Тамары Бобович и Юрия Слесарева) и с отличием Московскую государственную консерваторию имени П. И. Чайковского (класс фортепиано профессора Нины Емельяновой, затем Анатолия Ведерникова, класс клавесина профессора Наталии Гуреевой). Продолжила образование в Школе Бобиньи в Париже, которую окончила с золотой медалью.
Играет на клавесине, молоточковом клавире, романтическом фортепиано. В дуэте A la Russe с Павлом Сербиным стала лауреатом международных конкурсов имени Вассенара в Нидерландах и «Премия Бонпорти» в Италии.
С 2003 года – солистка оркестра Pratum Integrum, в составе которого участвовала в международных программах (Перекрестный год Нидерландов – России, 2013), европейских фестивалях (Oude Musik в Утрехте, Musica Antiqua в Брюгге, Tage alter Musik в Регенсбурге и др.), дала множество концертов в России и за рубежом.
Выступает также с сольными и камерными программами в лучших залах Москвы и различных культурных центров Европы, сотрудничает с Алексеем Любимовым, Иваном Монигетти, Альфредо Бернардини, Дмитрием Синьковским и другими известными музыкантами. В 2016 году совместно с Мариной Катаржновой, Ольгой Ивушейковой и Августом Крепаком организовала ансамбль Gnessin Baroque.
Выпустила несколько альбомов под российско-голландским лейблом Caro Mitis. Запись «Английских сюит» И. С. Баха получила премию Prelude Classical Music Award, запись клавирных сонат И. К. Баха была названа немецким журналом Toccata«диском месяца» и получила оценку 5 звезд в итальянском журнале Musica.
С 1996 года преподает клавесин в Московской средней специальной музыкальной школе имени Гнесиных, с 1997 года – клавесин, пианофорте и старинный камерный ансамбль на факультете исторического и современного исполнительского искусства Московской консерватории.
Постоянный участник жюри международных конкурсов и фестивалей, конференций, просветительских радиопрограмм и лекций, педагог и организатор международных мастер-классов.
