Родилась 1 июня 1962 года в городе Москве.
В 1984 году окончила экономический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова.
Кандидат экономических наук.
С 1984 года по 1997 год занималась научной деятельностью в Центральной научно-исследовательской лаборатории трудовых ресурсов НИИ Труда, Институте проблем занятости РАН, участвовала в реализации совместных проектов с университетами зарубежных стран.
С 1997 года по 1999 год работала в должности директора социальных программ Фонда «Реформуголь».
С 1999 года по 2008 год (кроме 2001 года) занимала посты начальника Управления социальной политики и персонала, заместителя генерального директора по персоналу и социальной политике ОАО «ГМК «Норильский никель».
В 2001 году была заместителем губернатора Таймырского (Долгано-Ненецкого) автономного округа по социальным вопросам.
С июля 2008 года по декабрь 2010 года — президент Общероссийского межотраслевого объединения работодателей — производителей никеля и драгоценных металлов, председатель Совета директоров страховой компании «Согласие».
2 декабря 2010 года Ольга Голодец была назначена заместителем мэра Москвы в правительстве Москвы по вопросам образования и здравоохранения.
С декабря 2011 года — заместитель мэра Москвы в правительстве Москвы по вопросам социального развития.
Ольга Голодец — автор более 30 научных трудов, активный участник международных и российских проектов в сфере управления персоналом, развития социально-трудовых отношений и институтов.
Неоднократно входила в рейтинг лучших топ-менеджеров России по результатам исследований, проводимых Ассоциацией менеджеров России, лауреат премии «АРИСТОС» в номинации «Лучший директор по персоналу России», имеет отраслевые награды.
21 мая 2012 года назначена заместителем председателя правительства Российской Федерации.