Солистка Московского театра «Новая Опера» им. Е.В. Колобова (с 2003 года). Приглашённая солистка Мариинского театра.
Лауреат Международного конкурса молодых исполнителей в Лемпяале (Финляндия, 2006, II премия), Всероссийского открытого конкурса вокалистов Валентины Левко (Москва, 2008, Гран-при), XXIII Международного конкурса вокалистов им. М.И. Глинки (Москва, 2009, II премия). Заслуженная артистка Республики Башкортостан (2019).
Окончила Уфимское училище искусств (1998), Российскую академию музыки им. Гнесиных и ассистентуру-стажировку по классу профессора Маргариты Миглау (2005).
Принимала участие в фестивалях «Саратовская осень», «Болдинская осень» (Нижний Новгород), «Шаляпинские вечера в Уфе». Исполнила партию сопрано в Реквиеме Верди на фестивале искусств «Преображение» в Ярославле (дирижёр Андрес Мустонен), партию Леоноры в «Трубадуре» на Вердиевском фестивале в Лониго (Италия) и партию Абигайль в «Набукко» Верди в театрах итальянских городов Ези и Асколи-Пичено. Выступала на сценах оперных театров Самары, Астрахани, Ижевска, Кишинёва, Зимнего театра в Сочи, Астраханской филармонии, Концертного зала им. П.И. Чайковского и Большого зала Московской консерватории. Гастролировала с концертными программами в России и за рубежом — в Германии, Италии, Испании, Польше, Швеции, Финляндии, на Кипре.
С 2010 года — участница программы «Опера — новое поколение» Фонда Ирины Архиповой. Принимала участие в оперных и концертных проектах фонда, в частности, выступала в дуэте с народным артистом СССР Владиславом Пьявко, а также исполнила партию Микаэлы в опере «Кармен» в рамках Международного оперного фестиваля им. И.К. Архиповой.
В 2023 году Ольга Терентьева дебютировала на сцене Мариинского театра в партии Изольды в опере «Тристан и Изольда» Вагнера (дирижёр Валерий Гергиев).
Актёрские данные певицы в полной мере проявились на сцене театра «Новая Опера», где она выступает с 2003 года в самых разных партиях — от трагической Абигайль в «Набукко» до мечтательной Эльзы в «Лоэнгрине». В её репертуаре: Ярославна («Князь Игорь» Бородина), Горислава («Руслан и Людмила» Глинки), Купава («Снегурочка» Римского-Корсакова), Ольга («Псковитянка» Римского-Корсакова), Тамара («Демон» Рубинштейна), Татьяна («Евгений Онегин» Чайковского), Лиза («Пиковая дама» Чайковского), Власта («Пассажирка» Вайнберга), Графиня Чепрано («Риголетто» Верди), Розалинда (оперетта «Летучая мышь» Штрауса), Домна Сабурова («Царская невеста» Римского-Корсакова), Она («Нежность» Губаренко) и другие партии.
Ольга Терентьева выступает в дуэте со своей сестрой Еленой: вместе они представляли романсовые программы на сценах Москвы и Крыма, в 2014 году записали компакт-диск с романсами Глинки и приняли участие в цикле «Музыка в верхах» на радио «Орфей».