โอลก้า คูรีเลนโก้เกินในยูเครน พออายุ 16 ปีเธอก็ย้ายมายังปารีส เพื่อจะเป็นนักแสดงไปพร้อม ๆ กับการเป็นนางแบบที่ประสบความสำเร็จอย่างสูงจนมีงานทั้งในปารีส, มิลาน, นิวยอร์ค และลอนดอน
คูรีเลนโก้นำแสดงใน Hitman โคตรเพชฌฆาต 47 ของ Twentieth Century Fox ประกบกับทิโมธี่ โอลิแฟ้นท์ ต่อมาในเดือนมกราคมปี 2008 เธอได้รับบทนำแสดงฝ่ายหญิงใน Quantum of Solace 007 พยัคฆ์ร้ายทวงแค้นระห่ำโลก ภาคล่าสุดของเจมส์ บอนด์ ที่กำกับโดยมาร์ค ฟอร์สเตอร์ โดยเธอจะประกบกับแดเนียล เคร้ก, ท่านผู้หญิงจูดี้ เด้นช์, และแม็ทธัว อัลมาริค
คูรีเลนโก้รับบทไอริส นำแสดงใน LAnnulaire ของไดแอน เบอร์แทร้นด์ เป็นภาพยนตร์เรื่องแรก หลังจากนั้นเธอก็ร่วมแสดงใน Paris Je Taime มหานครแห่งรัก ผลงานรวมหนังสั้นจากผู้กำกับภาพยนตร์ชื่อดังที่สะท้อนเรื่องราวของความรักผ่านย่านต่าง ๆ ของกรุงปารีส และเปิดฉายรอบปฐมทัศน์โลกที่เมืองคานส์ ช่วงฤดูร้อนปี 2006 ซึ่งเป็นปีเดียวกันกับที่เธอรับบทโซเฟีย ใน Le Serpent ผลงานระทึกขวัญของอีริค บาร์บิแอร์ ที่นำแสดงโดยนักแสดงชื่อดังชาวฝรั่งเศส อย่างอีซอง อาเทล, โคลฟวีส คอร์นอีแย็ค, และปีแอร์ รีคาร์ด นอกจากนั้นเธอยังมีผลงานการแสดงทางโทรทัศน์ฝรั่งเศส โดยร่วมแสดงในมินิซีรี่ย์เรื่อง Suspectes และผลงานดราม่าเรื่อง The Good Luck Charm ด้วย
