Ольга Арнтгольц родилась 18 марта 1982 года в Калининграде, в семье актёров Калининградского областного драматического театра: заслуженного артиста РСФСР Альберта Арнтгольца и актрисы Валентины Галич. Училась в актёрском классе калининградского лицея № 49. Вместе со своей сестрой-близнецом Татьяной закончила Высшее театральное училище имени М. С. Щепкина.
Участвовала в телепроекте Первого канала — «Ледниковый период: Глобальное потепление» в паре с Максимом Стависким (заменила сестру Татьяну, которая из-за беременности прекратила участие в проекте).
Ольга Арнтгольц летом 2009 года вышла замуж за Вахтанга Беридзе.