在奧麗加生前，關(guān)于她的婚姻大事在俄羅斯曾引發(fā)諸多猜測(cè)，亦有傳言德米特里·巴甫洛維奇大公、羅馬尼亞的卡羅爾二世、英國(guó)愛(ài)德華王儲(chǔ)（英王喬治五世的長(zhǎng)子）及塞爾維亞的亞歷山大大公都是可能成為其夫婿的人選。而奧麗加希望嫁給一名俄國(guó)籍人并留在俄羅斯帝國(guó)。“一戰(zhàn)”期間，奧麗加先是在軍隊(duì)醫(yī)院看護(hù)和照料受傷軍士，之后負(fù)責(zé)監(jiān)督管理醫(yī)院事務(wù)。

奧麗加在俄國(guó)發(fā)動(dòng)“十月革命“后遇害，隨后俄羅斯正教會(huì)將奧麗加正式列為圣徒。此后許多年，有不少人士聲稱(chēng)自己是羅曼諾夫王室的幸存者。其中一位名叫瑪爾加·布德茲的女性聲稱(chēng)自己便是奧麗加女大公，但被認(rèn)為不足為信。奧麗加同家人在葉卡捷琳堡同時(shí)被暗殺。1998年，其遺骸經(jīng)DNA檢驗(yàn)證實(shí)了奧麗加的身份并同她的父母和兩個(gè)妹妹葬在圣彼得堡的彼得保羅大教堂。

奧麗加有四位手足，分別是塔季揚(yáng)娜女大公、瑪麗亞女大公、阿納斯塔西婭女大公和阿列克謝皇儲(chǔ)。她的頭銜是“女大公”（俄語(yǔ)：Великая Княжна），意為皇女殿下（俄語(yǔ)：Императорского Высочества），表示她的地位比歐洲其他的公主還要高，因?yàn)樗齻兊念^銜只是公主殿下（俄語(yǔ)：Королевские Высочества）。“女大公”也是目前最廣泛的說(shuō)法。奧麗加的朋友和家人通常稱(chēng)呼她為“奧麗加·尼古拉耶芙娜”，或給她起了個(gè)外號(hào)叫“奧麗什卡”（Olishka）或“奧麗婭”（Olya）。她的教父母中包括她的曾祖母——英國(guó)的維多利亞女王。奧麗加和妹妹塔季揚(yáng)娜經(jīng)常在一起，兩姐妹住在同一個(gè)房間，打扮也很相像，被稱(chēng)為“年長(zhǎng)組”。

童年時(shí)期，人們都說(shuō)她有一副熱心腸，樂(lè)意幫助他人；但同時(shí)脾氣暴躁，耿直坦率且多愁善感。還是兒童時(shí)奧麗加曾經(jīng)在給宮廷畫(huà)師擺造型時(shí)失去耐心并大發(fā)脾氣，她對(duì)那畫(huà)師叫道:“你長(zhǎng)得特別丑，我一點(diǎn)也不喜歡你！”沙皇盡量讓孩子們過(guò)簡(jiǎn)樸的生活，讓他們睡在堅(jiān)硬的帆布床上，并且除了生病的時(shí)候，每天早上必須沖洗冷水澡。仆人們稱(chēng)呼奧麗加和她的弟弟妹妹時(shí)經(jīng)常使用他們的名或父名，而不稱(chēng)呼他們的頭銜。不過(guò)，奧麗加的保姆和家庭教師也指出沙皇（全世界最富有的人之一）的這個(gè)女兒的一些專(zhuān)制沖動(dòng)。

2000年，俄羅斯正教會(huì)正式將沙皇尼古拉二世一家列為東正教圣人。在此之前的1981年，海外的東正教會(huì)也采取此舉。

1998年7月17日，即遇害80周年這一日，尼古拉二世、亞歷山德拉·費(fèi)奧多羅芙娜皇后及他們的3個(gè)女兒的遺骸最后葬在圣彼得堡的彼得保羅大教堂內(nèi)。