Родилась 29 июля 1963 г. в Ленинграде (ныне - Санкт-Петербург) в семье Владимира Николаевича и Галины Федоровны Бородиных. Родители работали инженерами на ленинградской фабрике клавишных музыкальных инструментов "Красный Октябрь".
В детстве пела в хоре Ленинградского дворца пионеров под руководством педагога Валентины Гаген. Впоследствии посещала занятия в Музыкальном училище им. Н. А. Римского-Корсакова при Ленинградской государственной консерватории (ныне - Санкт-Петербургское музыкальное училище им. Н. А. Римского-Корсакова).
В 1989 г. окончила Ленинградскую государственную консерваторию (ныне - Санкт-Петербургская государственная консерватория им. Н. А. Римского-Корсакова) по вокальному классу Валентины Гаген и Ирины Богачевой. Певческий голос - меццо-сопрано.
С 1987 г. по н. в. является солисткой оперной труппы Государственного академического Мариинского театра (Санкт-Петербург; до 1992 г. - Ленинградский государственный академический театр оперы и балета им. С. М. Кирова). Исполняла различные партии в операх: "Фауст" Шарля Гуно, "Евгений Онегин" и "Пиковая дама" Петра Чайковского, "Хованщина", "Борис Годунов" и "Саламбо" Модеста Мусоргского, "Царская невеста" Николая Римского-Корсакова, "Князь Игорь" Александра Бородина, "Война и мир" Сергея Прокофьева, "Аида", "Дон Карлос" и "Сила судьбы" Джузеппе Верди, "Золушка" Джоаккино Россини, "Самсон и Далила" Камиля Сен-Санса и др.
С начала 1990-х гг. регулярно выступала на сценах ведущих зарубежных оперных театров. В 1990-2000-х гг. неоднократно принимала участие в Зальцбургском фестивале (Австрия).
Ольга Бородина концертирует с камерными программами. Исполнительница сотрудничала с голландской фирмой Philips Classics ("Филипс классикс"), на студиях которой записала более 20 музыкальных дисков.
В 2009 г. была членом попечительского совета Международного фестиваля искусств и кино "Маэстро" (Форте-дей-Марми, Италия). В 2015 г. входила в состав жюри XV Международного конкурса им. П. И. Чайковского (Москва).
Народная артистка РФ (2002).
Удостоена Государственной премии РФ в области литературы и искусства за 2006 г.
Лауреат Всероссийского конкурса оперно-камерного пения (Пермь, 1986, II премия), Всесоюзного конкурса вокалистов им. М. И. Глинки (Баку, Азербайджанская ССР, ныне - Азербайджан, 1987, I премия), Международного конкурса им. Розы Понсель (Нью-Йорк, США, 1988, золотая медаль), Международного конкурса им. Франсиско Виньяса (Барселона, Испания, 1989, I премия), американской музыкальной премии "Грэмми" в номинации "Лучший классический альбом" (2011, за запись "Реквиема" Джузеппе Верди - совместно с солистом Ильдаром Абдразаковым, дирижером Риккардо Мути, Симфоническим оркестром и хором Чикаго).
Отмечена высшей театральной премией Санкт-Петербурга "Золотой софит" (1997) и премией им. Д. Д. Шостаковича Международного благотворительного фонда Юрия Башмета (2000).
Разведена. От первого брака - сыновья Алексей и Максим. От второго брака с оперным певцом Ильдаром Абдразаковым имеет сына Владимира-Амира.