Родилась 15 мая 1965 г. в г. Москве. Отец - Константин Курбаков, специалист по информатике. Был научным сотрудником НИИ Министерства обороны и Госстандарта СССР, деканом и заведующим кафедрой Московского института народного хозяйства им. Г.В. Плеханова (ныне Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова).
Девичья фамилия - Курбакова.
В 1987 г. с отличием окончила факультет кибернетики Московского института народного хозяйства им. Г.В. Плеханова, в 1991 г. – заочную аспирантуру того же вуза по специальности "вычислительная техника и программирование".
После завершения высшего образования работала программистом в Научно-исследовательском институте "Восход".
В 1990 г. перешла в совместное советско-американское предприятие "Параграф", затем, в 1992 г. - компанию "Микроинформ", которыми руководил Евгений Веселов, создатель российского текстового редактора "Лексикон". Была директором по продажам и маркетингу, занималась распространением программного обеспечения.
В февраля 1994 г. начала работать менеджером по работе с крупными заказчиками в российском представительстве американской корпорации Microsoft ("Майкрософт Рус"). В июле 1995 г. была назначена и.о. генерального директора, а в январе 1996 г. - генеральным директором российского отделения Microsoft. Стала первой женщиной - руководителем представительства корпорации в мире.
В 2004-2007 гг. – президент Microsoft в России и СНГ, занималась разработкой и реализацией долгосрочных стратегических планов корпорации в РФ и странах Содружества.
В июле 2007 г. перешла на работу в ОАО "Банк ВТБ", став членом правления банка. Проработала в банке до 2012 г. Отвечала за банковскую деятельность, корпоративный и финансовый бизнес, включая инвестиционные проекты. В 2010 г. заняла должность руководителя департамента дочерних банков. Входила в состав советов директоров и наблюдательных советов ООО СК "ВТБ Страхование", ВТБ 24, ЗАО "Холдинг ВТБ Капитал" и др. Возглавляла наблюдательный совет ВТБ Банк Германия и ВТБ Банк Франция. С 2010 г. была членом совета директоров ОАО "АК "Транснефть" (независимый директор), председателем комитета по аудиту при совете директоров. С 2011 г. являлась председателем совета директоров АО Банк ВТБ (Казахстан).
19 июня 2012 г. распоряжением председателя правительства Дмитрия Медведева была назначена руководителем Федерального агентства по управлению государственным имуществом (Росимущество). Сменила на посту Глеба Никитина, который исполнял обязанности главы ведомства с конца 2011 г., после ухода Юрия Петрова.
С 29 июня 2012 г. по 12 апреля 2016 г. – заместитель министра экономического развития РФ – руководитель Федерального агентства по управлению государственным имуществом (Росимущество). Министерство в 2012 г. возглавлял Андрей Белоусов, с июня 2013 г. - Алексей Улюкаев.
6 февраля 2015 г. премьер-министр Дмитрий Медведев объявил Ольге Дергуновой выговор "за ненадлежащую организацию работы по обеспечению выполнения поручений правительства РФ".
С 2016 г. заместитель президента (председателя правления) Банка ВТБ Андрея Костина.
Участник Форума молодых глобальных лидеров Всемирного экономического форума (с 2004 г.).
В рейтинге "100 самых влиятельных женщин России" журнала "Огонек", опубликованном в марте 2014 г., заняла 9-е место.
Действительный государственный советник РФ 3-го класса (2013).
Отмечена благодарностью президента РФ (2012).
Лауреат национальной премии общественного признания достижений женщин "Олимпия" Российской академии бизнеса и предпринимательства (2001).
В 2002 г. газета The Wall Street Journal включила Ольгу Дергунову в число 25 наиболее успешных и влиятельных деловых женщин Европы.
Лауреат премии в области менеджмента Аристос в номинациях "Лучший топ-менеджер ИТ-сектора" и "Прекрасный пол в бизнесе" (2005).
Обладатель награды Американской торговой палаты "Бизнесмен года" (2006).
Названа "Человеком десятилетия" в категории "Технологии" ежегодной интернет-акции Rambler в 2007 г.
Победитель VII Национальной премии "Директор года" (2013) в номинации "Вклад в развитие института независимых директоров".
Замужем, имеет дочь. Супруг - Игорь Федорович Дергунов (род. 1964), окончил Российскую экономическую академию им. Г.В. Плеханова, работал в Минифине, Центробанке, возглавлял PR-компанию "Технолог". В 2006-2011 гг. являлся председателем правления ОАО "Морской акционерный банк", в 2008-2009 гг. был президентом, председателем правления и совладельцем "ИПФ Банка" (имел долю 47,82%). Постоянный участник Всемирного экономического форума в Давосе.
Дочь - Нина (род. 1985), выпускница Высшей школы экономики, аналитик одного из инвестиционных банков.
Играет в гольф, является членом гольф-клуба Moscow Country Club ("Москоу Кантри Клаб").