Родилась 3 сентября в Москве, в театральной семье. В 1972 г. окончила Театральный институт имени Щукина и была принята в труппу Московского Художественного театра. За годы работы в МХТ играла в спектаклях Олега Ефремова, Льва Додина, Адольфа Шапиро, Евгения Каменьковича, Александра Марина, Евгения Писарева.

В фильмографии Ольги Барнет – роли в фильмах крупнейших кинорежиссеров: «Солярис» Андрея Тарковского, «Взлет» и «Сказки старого Арбата» Саввы Кулиша, «Ромео и Джульетта» Анатолия Эфроса.

С нашим театром сотрудничает с 2004 г. Сыграла Войницкую в спектакле Миндаугаса Карбаускиса «Дядя Ваня», Марселину в спектакле Константина Богомолова «Безумный день или Женитьба Фигаро».

В сегодняшнем репертуаре актрисы в Театре Олега Табакова: «ПОХОЖДЕНИЕ, составленное по поэме Н.В. Гоголя «Мертвые души» - Дама (реж. М. Карбаускис), «Год, когда я не родился» В.С. Розова - Валентина Дмитриевна Шатилова (реж. К. Богомолов), «Чайка» А.П. Чехова - Полина Андреевна (реж. К. Богомолов).