Закончила Санкт-Петербугский медицинский институт им. ак. И.П. Павлова в 1996 году. Обучалась в клинической интернатуре, ординатуре, аспирантуре на кафедре ортопедической стоматологии СПбГМУ им. ак. И.П. Павлова.
В 2002 году защитила диссертацию на тему: «Фотограмметрический анализ лицевых признаков зубочелюстных аномалий».
В настоящее время Дмитриева О.В. является доцентом кафедры ортодонтии СПбИНСТОМ. Направление ее научной работы: Диагностика зубочелюстных аномалий. Применение цифровых методов диагностики в стоматологической практике