Ольга Охроменко родилась в Ленинграде в семье музыкантов. Выпускница Санкт-Петербургской консерватории.
Работала концертмейстером оперной труппы Мариинского театра. Сотрудничала с такими вокалистами, как П.Доминго, Т.Хэмпсон, С.Мурзаев, Г. Горчакова и А.Нетребко. Участвовала в мастер-классах Г.Вишневской, Е.Образцовой и А.Милчевой.

С 1999 по 2004 была солисткой Молодежного оркестра Мариинского театра. С 2004 - солистка Большого симфонического оркестра Мариинского театра.
Работала с такими режиссерами, как Марта Доминго, Андрей Кончаловский, Дэвид Мак-Викар и др.

Исполняет сольные партии в оперных и балетных спектаклях и симфонических произведениях на челесте, фортепиано, клавесине, клавишных колокольчиках и прочих клавишных инструментах. Первый исполнитель в премьерах оратории «Страсти и Пасхи по Иоанну» С.Губайдуллиной, оперы «Братья Карамазовы» А.Смелкова, балета «Волшебный орех или принцесса Пирлипат» С.Слонимского, «Симфонического диптиха», опер «Левша» и «Рождественская сказка» Р.Щедрина.

Вместе с оркестром Мариинского театра участвовала в гастрольных и фестивальных турах по многочисленным странам и городам Европы, России, Азии и США.

С 2008 года - артистический директор и член жюри Международного конкурса им. С.В.Рахманинова, с 2010 года - артистический директор и член жюри Международного конкурса имени Ф.Шопена.

В 2013 году награждена специальной премией за лучшую организаторскую работу и удостоена дипломом за высокое художественное значение деятельности музыканта (Рим, Италия).