Ольга Дибцева родилась 25 июня 1986 года в Санкт-Петербурге. Девочка росла в очень творческой и интеллигентной семье: ее отец был знаменитым архитектором, а мать преподавала в университете. После школы Дибцева поступила в СПбГУ на факультет графического дизайна, но позже втайне от родителей забрала документы и практически без затруднений переступила в ГИТИС.
Первую свою роль в кино она получила, еще будучи студенткой четвертого курса. Тогда Ольгу пригласили сняться в семейной комедии «Привет, Киндер!». Затем актриса появилась в эпизодических ролях в сериалах «Барвиха» и «Универ», а также в знаменитой комедии «Суперменеджер, или Мотыга судьбы».
Однако настоящая известность пришла к Дибцевой в 2011 году, когда на телеканале СТС вышел детективный сериал «Метод Лавровой» со Светланой Ходченковой. В нем Ольга сыграла курсантку Марину Никишину. Это тоже была роль второго плана, однако на этот раз не эпизодическая.
Следующим важным проектом в карьере актрисы стал сериал «Деффчонки» от ТНТ. В нем Дибцева снималась с 2012 года вплоть до финала шоу в 2018 году.
Первую главную роль Ольга получила в 2015 году в комедийном сериале «Озабоченные». Актриса сыграла Алину Кремлеву, одну из трех ведущих героинь. Ее постоянным партнером по сериалу выступил Сергей Бурунов. В 2017 году Дибцева сыграла в короткометражке «Майор Гром», послужившей приквелом блокбастера «Майор Гром: Чумной доктор» 2021 года.
Также с 2016 года Ольга начала пробовать свои силы в качестве режиссера. Первым ее проектом стал короткометражный фильм «Добрый день» с Александром Палем в главной роли. В 2019 и под ее руководством вышел кинематографический альманах о жизни в России «Русское краткое». В 2020 году состоялся выход ее первого полнометражного фильма «Настоящее будущее», а на 2022 год запланирован релиз ее второй большой работы под названием «Я — богиня» с Александрой Бортич и Антоном Васильевым.
Сейчас Ольга жената на бизнесмене Романе Бочарове. В 2019 году у них родилась дочь Серафима.