1965 - актриса Театра Комедии им. Н.П. Акимова.
С 2000 - педагог Санкт-Петербургской Государственной Академии, Театрального искусство (СПГАТИ), член Художественного Совета Театра "Приют Комедианта".
В 1965 году, после окончания ЛГИТМиК, Ольга Антонова сразу же была приглашена в Ленинградский Академический Театр Комедии имени Н.П.Акимова. Вся творческая жизнь актрисы связана с этим театром. Здесь она провела свое детство и отрочество (по иронии судьбы будущая звезда жила в ленинградской коммуналке над служебным входом в театр). Несмотря на то, что сам Акимов не успел найти достойной оправы дарованию Ольги Антоновой, ее талант был отшлифован в постановках других режиссеров.
В начале своего творческого пути, в репертуарных ролях актрисы были роли: травести, угловатых девочек, школьниц, горничных и принцесс (всего было сыграно около двадцати ролей). Антонова выработала свой особый стиль - идущий от ее индивидуальности, отточенный и камерный: игра на полутонах, без нажима. "Сказочным эльфом", прозвали актрису критики и почитатели. Милое обаяние, хрупкость, внутренняя чистота и сила актрисы, а так же - удивительная музыкальность и способность к "лирическому" гротеску, оказались востребованными режиссурой Петра Фоменко, в творческом союзе с которым Ольга Антонова создала в семидесятые годы ряд незабываемых образов.
Всегда, будучи открытой к любому интересному творческому союзу, актриса работала с известными театральными мастерами: Р.Виктюком, Ю.Дворкиным, В.Титовым и многими другими. Прочные творческие отношения сложились у Ольги Антоновой и с петербургским театром "Приют Комедианта". В 1997 году, вместе со своим давним партнером по сцене Театра Комедии Петром Вельяминовым, они великолепно играли в спектакле "Старомодная комедия".
В октябре 1999 года актриса блистательно сыграла в другом "кассовом" спектакле - "Недосягаемая" по произведению Уильяма Сомерсета Моэма.
В кино Ольга Антонова дебютировала в телефильме Петра Фоменко "Почти смешная история" в 1977 году. Именно этот фильм принес актрисе всенародную известность. После его демонстрации по телевидению, как бывает только в сказках, Антонова проснулась знаменитой. Роль эксцентричной и возвышенной девушки с редким именем Иллария полюбилась кинозрителям, а песня "Я леплю из пластилина..." была очень популярной в те годы.
В 1978 году Ольга Антонова сыграла главную роль в телеспектакле "Комедия ошибок" (сценарист Фридрих Горенштейн, режиссер Вадим Гаузнер).
В те годы кинематограф на несколько лет закрыл двери для актрисы, уж слишком она была нестандартной для "поточного кинопроизводства".
Все это время Ольга Антонова верой и правдой служила пенатам родного дома - театра. Она стала современным символом Театра Комедии, пережила все его боли и радости, все взлеты и падения.
В 1989 году режиссер Кира Муратова пригласила Антонову на роль Наташи в картине "Астенический синдром".
Актриса блестяще справилась с ролью. Этот фильм как бы подводил итог всему укладу советской жизни с ее "перестроечной" эпохой, показал тотальное состояние упадка и истощения сил человека. Антоновой, со свойственной ей тонкой психологической проработкой характера, был написан портрет женщины, перепрыгнувшей границы рассудка, с чувством воплощенной боли и ненависти.
В девяностые годы кинематограф вновь оказался увлечен типажом Ольги Антоновой и ее несравненным мастерством. Ею были созданы сложные, многоплановые образы: последняя русская императрица Александра Федоровна в фильме "Цареубийца" Карена Шахназарова, потрясающая Дюран в "Проклятии Дюран" Виктора Титова, величественная, скорбная, но очень светлая героиня в фильме "Незабудки" Льва Кулиджанова.
В 2000 году актриса снялась в роли Екатерины Великой в исторической драме Александра Прошкина "Русский бунт".
В настоящее время Ольга Сергеевна Антонова - признанный мастер сцены, одаренный педагог Санкт-Петербургской Государственной Академии Театрального искусство (СПГАТИ), член Художественного Совета Театра "Приют Комедианта".