В 1965 году окончила ВГИК.
С 1966 г. — актриса Театра-студии киноактера.
В кино Ольга Лысенко дебютировала в 1958 году (в 17 лет) в роли Оленьки в фильме «Волшебная ночь».
Активно снималась в 1960-годы. Среди наиболее известных работ: Маруся Цымбалюк в приключенческом фильме «Зеленый фургон», мать Димки в детской комедии «Я купил папу», Ольга в героической драме «Проверено - мин нет», Ксения в дилогии Виктора Турова «Война под крышами» - «Сыновья уходят в бой», Станислава в историко-биографическом фильме «Узники Бомона».