Народилася 22 серпня 1966 року у відомій акторській родині Сумських. Стала другою дитиною в родині, старша сестра — Наталія Сумська, Народна артистка України, акторка та телеведуча, провідна акторка Драматичного театру імені Івана Франка. Батьки — актори Національного драматичного театру імені Івана Франка — народний артист України В'ячеслав Гнатович Сумський (1934—2007) та заслужена артистка УРСР Ганна Іванівна Опанасенко-Сумська (1933—2022).
З 1973 по 1982 роки Ольга Сумська навчалася у запорізькій школі № 1. А потім разом із батьками переїхала до Полтави, де й закінчила школу. Паралельно з навчанням у середній школі здобула музичну освіту.
Вперше на сцену вийшла в п'ятирічному віці у виставі «Дженні Герхардт» в Запорізькому українському драматичному театрі ім. М. Щорса.
1987 року закінчила акторський факультет Київського інституту театрального мистецтва імені Івана Карпенка-Карого (майстерня Н. Н. Рушковського).
У 1988–2005 рр. працювала акторкою в київському Театрі російської драми імені Лесі Українки.
Зніматися в кіно почала ще в студентські роки. Перша роль в кіно — «Вечори на хуторі поблизу Диканьки» (1983). Велику популярність Ользі Сумській принесла її роль Роксолани в серіалі «Роксолана».
З 1997 до 2008 року була ведучою програми «Імперія кіно» на телеканалі «1+1».
У 2009 році була ведучою на телеканалі «Інтер» (програми «Ранок з „Інтером“» і «Місце зустрічі»).
У 2006 році була учасницею першого сезону проєкту «Танці з зірками» на телеканалі «1+1».
З 2013 року по теперішній час є експерткою програми «Битва екстрасенсів» на телеканалі СТБ.
Крім серіалу «Роксолана», який став візитівкою актриси, Ольга Сумська знялася в картинах «Голос трави», «Пастка», «Записки кирпатого Мефістофеля», «Кілька любовних історій», «Останній москаль», «Тигролови» та ін.
Озвучувала українською Малефісенту у фільмі «Чаклунка».
У 2017 році — член журі Ліги Сміху.
Була членом політради партії бізнесмена Лева Парцхаладзе "Європейська столиця". У 2006-му балотувалася в депутати Київради (третім номером у списку блоку "Київ - Європейська столиця") та на посаду мера Києва (самовисуванцем).
Як кандидат у депутати заявляла про намір лобіювати ідею проведення у Києві кінофестивалю європейського рівня, оскільки саме такий захід може виправити "катастрофічну ситуацію з українським кінематографом". Також говорила про необхідність змінити систему навчання українських акторів, щоби зробити вітчизняну акторську школу конкурентоспроможною на міжнародному рівні.
Заслужена артистка України. Лауреат Національної премії України імені Т.Шевченка.
Лауреат кількох Гран-прі на російських кінофестивалях за найкраще виконання жіночих ролей.
У листопаді 2015 року отримала нагороду "Жінка ІІІ тисячоліття". Цією нагородою відзначили українок, які досягли успіху у творчості, громадському житті та волонтерській діяльності.
Першим чоловіком Ольги Сумської був актор Євген Паперний. 1990 року їх шлюб розпався. Від шлюбу з Паперним Ольга Сумська має дочку Антоніну (нар. 1 червня 1990), яка вийшла заміж за російського актора Володимира Яглича.
З нинішнім чоловіком — актором Віталієм Борисюком актриса виховує доньку Ганну (нар. 2 березня 2002).
02.03.2023