Регалии: Заслуженный мастер спорта; 2-кратная олимпийская чемпионка (2006, 2010) в эстафете 4х6 км; серебряный призер Олимпийских игр (2010) в масс-старте; 3-кратная чемпионка мира (2005, 2009 - 2 медали) в эстафете 4х6 км (дважды) и масс-старте; 2-кратный серебряный (2005) и 3-кратный бронзовый (2005, 2009 - 2 медали) призер чемпионатов мира; серебряный призер чемпионата Европы (2001); 13-кратная победительница этапов Кубка мира в личных гонках; обладательница Малого Кубка мира (2004/05) в масс-старте; 2-кратная чемпионка мира и серебряный призер чемпионата мира (2012) в летнем биатлоне.
Родилась 16 мая 1978 года в Москве.
В биатлон Ольга попала во многом случайно. В школьной команде не хватало биатлонисток для соревнований, и тренер предложил Ольге попробовать свои силы. Юная спортсменка за пару недель научилась основам стрельбы и выступила на соревнованиях сначала в Красногорске, а затем и на Всероссийской зимней спартакиаде в Перми. Зайцевой понравился новый вид, и в 1994 году Ольга полностью перешла из лыжных гонок в биатлон.
На первые роли в сборной вышла в 2009 году, когда после допингового скандала были дисквалифицированы Альбина Ахатова и Екатерина Юрьева. На чемпионате мира Ольга приняла участие во всех шести гонках и завоевала четыре медали, две из них золотые.
В марте 2011 года после неудачного выступления сборной России на домашнем чемпионате мира Зайцева объявила о завершении карьеры, однако потом передумала и решила дождаться Олимпиады в Сочи. Здесь Зайцева стала серебряным призером в эстафете, но в декабре 2017 года Международный олимпийский комитет обвинил Зайцеву в нарушении антидопинговых правил, аннулировал результаты, показанные Ольгой на Играх-2014 и пожизненно отстранил ее от участия в Олимпиадах.
В 2020 году Спортивный арбитражный суд смягчил наказание (пожизненная дисквалификация была заменена отстранение на два года), однако решение о лишении медали в эстафете осталось в силе. Еще в 2015-м Ольга Зайцева объявила о завершении карьеры, так что решение об отмене пожизненной дисквалификации на ее спортивную судьбу не повлияло.