С отличием окончила факультет кибернетики МИНХ имени Г. В. Плеханова (1987) и заочную аспирантуру по специальности «вычислительная техника и программирование» (1991).
С 1990 года — директор по продажам и маркетингу совместных предприятий «Параграф» и «Микроинформ», занимавшихся распространением программного обеспечения, в том числе российского текстового редактора «Лексикон».
В 1994 году стала менеджером по работе с корпоративными клиентами представительства Microsoft в Москве, а в 1995 году возглавила представительство.
С 2004 по июнь 2007 года — президент Microsoft в России и СНГ.
В 2002 году газета The Wall Street Journal включила Ольгу Дергунову в число 25 наиболее успешных и влиятельных деловых женщин Европы, а в 2004 году Дергунова оказывается в уже в аналогичном списке десяти наиболее успешных и влиятельных деловых женщин Европы.
С 2007 года входит в состав правления Банка ВТБ. С 2010 года является членом совета директоров компании «Транснефть».
Лауреат Национальной премии общественного признания достижений женщин России «ОЛИМПИЯ» за 2001 год.