Ольга Томилова закончила Российскую академию музыки имени Гнесиных по классу профессора Пушечникова. С 1991 по 2001 год была солисткой и концертмейстером группы гобоев в Большом симфоническом оркестре имени П.И. Чайковского под управлением Владимира Федосеева.

С 2001 года - солистка и концертмейстер группы гобоев Российского национального оркестра. Заслуженная артистка России, Лауреат первой премии Всероссийского конкурса исполнителей на духовых инструментах. Обладатель премии «Грэмми» за запись симфонической сказки «Петя и волк» Прокофьева совместно с РНО. Преподаватель Московской государственной консерватории имени П.И. Чайковского 

и Центральной музыкальной школы при консерватории. Ведёт концертную деятельность в составе камерных ансамблей и как солист с камерными оркестрами.