Народилася 23 грудня1885 року в селі Мала Дівиця, нині смт Прилуцького району на Чернігівщині, в сім'ї вчителя Опанаса Більського. Рано осиротіла, тож виховувалася бабусею в Прилуках. Тут вона з відзнакою закінчила гімназію і стала вчителькою молодших класів. Через деякий час приїхала до Києва для продовження навчання на Вищих жіночих курсах, але через злидні була змушена влаштуватися на роботу в приватну гімназію Жеребецької.
1908 року, перебуваючи в гостях у своїх далеких родичів у Києві, познайомилася з Симоном Петлюрою. 1910 року одружилася з ним. Обвінчавшись, подружжя переїхало спершу до Петербургу, а потім — до Москви, де чоловік захопився редагуванням організованого українською громадою журналу «Украинская жизнь». Подружжя брало активну участь у житті української діаспори в Москві: влаштовували концерти, літературні вечори.
За документами одружилася з Петлюрою лише в січні 1915 року:
"Преображенская церковь села Люберцы. Метрическая книга за 1915 г., часть вторая, о бракосочетавшихся:
№ 3. 18 [31] января.
[Сочетаются браком] мещанин города Полтавы Симон Васильев Петлюра православного вероисповедания первым браком, 35 лет, и домашняя наставница Ольга Афанасьева Бельская православного вероисповедания первым браком, 30 лет. Поручители по женихе: студент Московского Императорского Университета Иван Стефанович Трофименко и студент того же университета Анатолий Иванович Ржанов; поручители по невесте: мещане города Бирюча Воронежской губернии Стефан Васильев Трофименков и Борис Стефанов Трофименко".
Центральний державний архів Москви. Ф. 203, оп. 780, спр. 4873, арк. 201 об — 202.
1911 року народила дочку Лесю. Вихованню дочки приділяли особливу увагу. Розмовляли українською мовою, читали українські книги, прищеплювали українські традиції. У дитинстві Леся носила переважно традиційний український одяг.
Київський період
1917 року незабаром після Лютневої революції родина знову перебралася до Києва. Чоловік став членом першого українського уряду. Зважаючи на посаду чоловіка, Ольга Петлюра намагалася підтримувати його, брати участь у суспільному житті Української Народної Республіки.
У січні 1918 року, незадовго до зайняття Києва більшовиками, керівництво УНР покинуло столицю. Щоб не обтяжувати чоловіка, Ольга з семирічною дочкою залишилася в Києві. Впродовж півтора років вони жили під чужим прізвищем, часто міняючи місце проживання, ночуючи у друзів і рятуючись від переслідувань. 1919 року друзі Симона Петлюри допомогли його родині переїхати з Києва до Праги.
Еміграція
1921 року Ольга Петлюра з Лесею приїздять у Варшаву до чоловіка. «Родина Петлюри жила дуже скромно. У кімнатах було майже завжди холодно, бо ощаджували паливо. Навіть їжа була щадно обмежена: чай, хліб, суп, картопля. Усі гроші С. Петлюра тримав для справи», — за спогадами Любові Михайлів на сторінках «Нашої Батьківщини» (Нью-Йорк, № 152, 20 травня 1967).
1924 року родина Петлюри востаннє змінила місце проживання, влаштувавшись у Парижі. Щоб забезпечити гідне проживання родини, Ольга Опанасівна заробляла вишиванням. Частина грошей йшла на навчання дочки з приватними викладачами.
25 травня1926 року чоловіка вбив агент ГПУСамуїл Шварцбард. Це сильно відбилося на здоров'ї Ольги Опанасівни: вона тяжко захворіла, почала втрачати слух. Дочка захворіла на сухоти і продовжувала жити з хворобою до 1941 року, після чого померла у неповних 30 років. Згодом її останки було перенесено на кладовище Монпарнас і поховано по сусідству з могилою батька.
Ольга Петлюра померла 23 листопада1959 року. Похована у сімейній могилі на кладовищі Монпарнас поруч з чоловіком та дочкою.
.svg){kind=small}
