Ольга Будина родилась 22 февраля 1975 года в городе Одинцово Московской области.
Обучалась в гуманитарном лицее, в историко-литературном классе. Окончила среднюю школу без «троек». Была более успешна в гуманитарных науках. Активно занималась общественной работой.
В школьные годы начала проявлять творческие способности. С успехом обучалась в музыкальной школе по классу аккордеона, играла на фортепиано. Ольге неоднократно поручали проведение школьных праздников и постановку спектаклей. В лицее создала собственный театр и поставила мюзикл «Принцесса на горошине». Шила костюмы. Была солисткой школьного хора и оркестра.
Выступала на школьных дискотеках в составе любительского вокально-инструментального ансамбля, куда её пригласили в качестве солистки.
После девятого класса средней школы пыталась поступить в Государственное музыкальное училище имени Гнесиных. Потерпев неудачу, вернулась в школу для получения среднего (полного) общего образования.
Учась в старших классах, Ольга Будина окончила Школу юных филологов при Московском государственном университете. Получила квалификацию экскурсовода 3-й категории и проводила экскурсии по пушкинскому селу Захарово, расположенному неподалеку от Одинцова. Пробовала себя в качестве учителя.
Спустя год после окончания школы Ольга Будина планировала вновь поступать в Гнесинское училище. Однако в момент подачи документов изменила свое решение в пользу Высшего театрального училища имени Щукина. Получив максимальный балл на вступительных испытаниях, Ольга стала студенткой театрального вуза. Экзаменационную комиссию возглавлял Владимир Этуш.
Художественным руководителем Ольги Будиной в Щукинском училище стала Марина Александровна Пантелеева. Первое время учеба давалась Ольге тяжело. На первой сессии она получила все зачеты условно, и даже стоял вопрос об её отчислении. Приложив большее усердие, Ольге удалось подтянуться в учёбе, и на втором курсе она получила высшую оценку по актерскому мастерству.
Обучаясь на втором курсе, Ольга Будина получила предложение от «Мосфильма» сняться в короткометражном фильме «Играем „Маленького принца“». Однако эта лента так и не вышла в прокат.
Первой ролью Ольги Будиной в профессиональном кино стала роль Великой княжны Анастасии Николаевны в фильме Глеба Панфилова «Романовы. Венценосная семья», которую она сыграла, будучи студенткой четвертого курса.
Из-за съёмок фильма «Романовы. Венценосная семья» Ольга Будина пропустила показы в театры Москвы, и по окончании Щукинского училища, в 1997 году, ей не удалось поступить ни в один из них. Играла эпизодические роли в кино, снималась в телесериалах: «Простые истины», «Д.Д.Д. Досье детектива Дубровского», «Чек», «Директория смерти», «Не послать ли нам… гонца?» и др.
В 2000 году Ольга Будина приобрела всенародную популярность: после того, как сыграла главную роль в картине Александра Митты «Граница. Таёжный роман». В этом же году состоялась премьера фильма на открытии XXII Московского кинофестиваля.
После успеха 2000 года новые роли последовали незамедлительно. Среди них экранизация романа Достоевского «Идиот» (2003), где были собраны ведущие российские актёры, исторический боевик «Баязет» (2003) по роману Валентина Пикуля, многосерийная драма «Московская сага» (2004) по произведению Василия Аксёнова.
Ныне Ольга Будина снялась более чем в 20 фильмах.
В 2007 году вышла в свет книга Ольги Будиной «Говорящая беременность», основанная на её собственном опыте.
В 2004 году Ольга Будина вышла замуж за предпринимателя Александра Наумова, который был намного старше актрисы. В 2006 году брак распался. Одна воспитывает сына Наума 2004 года рождения.