Родилась 4 января 1966 года в городе Орле.
В 1988 году с отличием окончила Орловский филиал Всесоюзного заочного машиностроительного института (с 1995 г. — Орловский государственный технический университет, ОрелГТУ; ныне — в составе Орловского госуниверситета им. И. С. Тургенева) по специальности «машины и технология обработки металлов давлением».
С 1993 по 1995 год училась в аспирантуре Орловского государственного педагогического института (с 1996 г. — Орловский государственный университет, ныне — имени И. С. Тургенева) по специальности «процессы и машины обработки давление».
В 1998 году в ОрелГТУ защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Динамика и совершенствование рабочего процесса гидравлического вырубного пресса с рычажным механизмом синхронизации». Доктор технических наук.
В 2008 году в том же вузе защитила диссертацию по теме «Научное обоснование режимов технологий формоизменения анизотропных листовых и трубных заготовок при различных температурно-скоростных режимах».
После получения диплома осталась работать в Орловском филиале Всесоюзного заочного машиностроительного института. Была инженером информационно-вычислительного центра.
Ольга Пилипенко около 25 лет работала в вузе заведующей кафедрой «Автоматизированные процессы и машины пластической обработки материалов», деканом факультета новых технологий и автоматизации производства, а также проректором по финансам и экономике.
В 2003 году ей было присвоено ученое звание доцента по кафедре «Прикладная математика и информатика».
В 2009 году получила звание профессора.
Член Всероссийской политической партии «Единая Россия», президиума Орловского регионального отделения партии.
4 декабря 2011 году принимала участие в выборах в Орловский областной совет народных депутатов по списку «Единой России» (возглавляла региональную группу №9). Однако после распределения мандатов место в облсовете не получила.
С 2013 по 2015 год — ректор Государственного университета — учебно-научно-производственного комплекса (ГУ-УНПК), с 2015 года — Приокского государственного университета. Инициатор объединения Приокского и Орловского госуниверситетов в единый ВУЗ.
13 сентября 2015 года была избрана депутатом Орловского городского совета народных депутатов V созыва по списку «Единой России». Баллотировалась под вторым номером общей части списка.
С 6 ноября 2015 года — и. о. ректора объединенного Орловского государственного университета имени И. С. Тургенева. 22 июня 2017 года была избрана ректором вуза.
8 сентября 2019 года была избрана депутатом Государственной думы VII созыва на довыборах по Орловскому одномандатному избирательному округу №145 (баллотировалась от «Единой России»). Получила 53,62% голосов. Второе место занял Иван Дынкович (15,97%) от КПРФ, депутат Орловского горсовета, помощник депутата Госдумы Николая Иванова.
С 2021 года — депутат Государственной думы РФ VIII созыва от «Единой России». Была избрана 19 сентября 2021 года по Орловскому одномандатному избирательному округу №145 (Орловская обл.). Набрала 36,51% голосов (второе место в округе занял сенатор Василий Иконников от КПРФ, 17,21%).