Родилась в Ленинграде. В 1998 году окончила Санкт-Петербургскую государственную консерваторию им. Н. А. Римского-Корсакова (класс В.Н.Гаген). В 1994 году дебютировала на сцене Мариинского театра в партии Барбарины («Свадьба Фигаро»).

Ольга Трифонова - лауреат I Телевизионного международного конкурса молодых оперных певцов им. И.К. Архиповой, посвященного 850-летию Москвы (Москва, 1997, Гран-при), лауреат XVI Международного конкурса вокалистов им. М. И. Глинки (Уфа, 1995, I премия), лауреат Международного конкурса молодых оперных певцов им. Н. А. Римского-Корсакова (Санкт-Петербург; диплом «Надежда» в 1994 и Гран-при в 1996 году), Заслуженная артистка России.

С труппой Мариинского театра Ольга Трифонова гастролировала в Финляндии, Германии, Израиле, США, Бельгии, Японии, Франции, Словении, Италии, Турции, Швейцарии, Голландии, Испании, Англии, Австрии. Выступала на сценах Метрополитен-опера (Нью-Йорк), Опера де Бастиль, Театра Шатле (Париж) и Линкольн-центра (Нью-Йорк). 

Ольга Трифонова сотрудничает с выдающимися дирижерами современности - Робертом Крафтом, Кристофом фон Донаньи, Пласидо Доминго, Валерием Гергиевым, Хансом Графом, Кентом Нагано, Даниэлем Райскиным, Юрием Темиркановым и Майклом Тилсоном Томасом. Также певица участвовала в съемках фильма Т. Палмера «Парсифаль» совместно со звездами мировой оперной сцены Пласидо Доминго, Виолеттой Урмана, Мати Салминеном и Николаем Путилиным.

При участии Ольги Трифоновой созданы аудиозаписи опер «Соловей» (оркестр Лондонской филармонии под управлением Роберта Крафта) и «Борис Годунов» (оркестр Мариинского театра под управлением Валерия Гергиева).