Окончила ГИТИС в 1999 году, получила продюсерское образование в Нью-Йоркской киноакадемии. Работала на каналах «ТВ-6», «НТВ», телекомпании «3 канал». С 2007 года была гендиректором компании «КиноСоюз», отвечая за производство телепродукции. С 2009 года — генеральный директор кинокомпании «Галактика», которая специализируется на театральных, кинематографических и телевизионных проектах. При ее участии были реализованы такие выставочные и театральные проекты, как «Год Театра. Занавес!», «Играем вместе», «Записки сумасшедшего», «Мы, нижеподписавшиеся», «Комедия о смысле жизни» и многие другие. С 2012 по 2015 год Ольга Галактионова являлась советником председателя правления «Фонда Кудрина».
С июня 2021 года — генеральный директор музейно-выставочного центра «РОСИЗО». Под руководством Галактионовой РОСИЗО совместно с другими институциями реализовал такие проекты, как «Виктор Цой. Путь героя» («Манеж», Москва, 2022), «Первая позиция. Русский балет» («Манеж», Санкт-Петербург, 2023), «Дом культуры СССР» («Манеж», Москва, 2023), «Павел Филонов. Художник мирового расцвета» (музей парка «Зарядье», Москва, 2023–2024), «Кукрыниксы» («Манеж», Москва, 2024).
С января 2025 по январь 2026 года была директором ГМИИ им. А. С. Пушкина. 14 января 2026 года стала директором Государственной Третьяковской галереи.