Регалии: Чемпионка мира (2010); бронзовый призер чемпионата Европы (2007); 3-кратный серебряный призер Гран-при (2003, 2006, 2009); 2-кратный серебряный призер Лиги чемпионов ЕКВ (2003, 2008); призер Кубка ЕКВ (2006); 3-кратная чемпионка России (2003, 2008, 2010); 4-кратный серебряный (2000, 2001, 2006, 2009) и 2-кратный бронзовый (2013, 2014) призер чемпионатов России; 2-кратный обладатель Кубка России (2006, 2007); серебряный призер чемпионата Польши (2011).
Родилась 4 мая 1984 года в Павлограде Днепропетровской области (Украина).
Ольга Фатеева в раннем возрасте переехала в Воронеж, где и начала заниматься волейболом в ДЮСШ №3. Выступала на позиции нападающей за "Малахит" из Екатеринбурга (1998-1999), "Уралтрансбанк" (1999-2001), "Уралочку" (2001-2003), "Заречье-Одинцово" из Московской области (2005-2010), итальянский "Деспар-Сирио" из Перуджи (2010-2011), польский "Атом-Трефл" из Сопота (2011), краснодарское "Динамо" (2011-2012), "Омичку" Омск (2012-2014) и московское "Динамо" (2014-2015). Стала трехкратной чемпионкой России и двукратной обладательницей Кубка страны.
В составе сборной России Фатеева завоевала золотую медаль на чемпионате мира-2010 в Японии. Здесь россиянки обыграли в группе сборные Южной Кореи (3:1), Турции (3:1), Китая (3:0), Доминиканской Республики (3:1) и Канады (3:0). На втором групповом этапе были одержаны победы над сборными Японии (3:1), Сербии (3:0), Польши (3:0) и Перу (3:0). В полуфинале Россия обыграла команду США - 3:1 (25:16, 13:25, 25:19, 25:21), а в финале бразильянок - 3:2 (21:25, 25:17, 20:25, 25:14, 15:11).
В активе у Ольги Фатеевой также три серебра, завоеванные на турнирах Гран-при, а также бронза чемпионата Европы-2007.
После окончания сезона-2014/15 объявила о завершении карьеры.