Выросла в Ленинграде. Закончила Ленинградский Педагогический институт им. Герцена (русский язык и литература). Занималась в переводческом семинаре Э. Л. Линецкой, переводила с английского (Р.Киплинг и др.). Участник литературной группы и одноименного альманаха «Камера хранения». Для поэзии Мартыновой наиболее значима линия обэриутов - раннего Заболоцкого, Введенского (поэма "Введенский", 2004). С 1991 вместе с мужем, писателем Олегом Юрьевым живет во Франкфурте-на-Майне. Три книги стихов в переводе на немецкий язык. Пишет прозу и эссе по-немецки. В 2003 вышел сборник избранных эссе о литературе "Wer schenkt was wem" (Rimbaud Verlag, Aachen), в 2010 — роман "Sogar Papageien ?berleben uns" (Literaturverlag Droschl, Graz).
Книжные рецензии, литературно-критические статьи и эссе О. Б. Мартыновой пишутся и публикуются преимущественно по-немецки. Она постоянный автор ведущих немецкоязычных газет ("DIE ZEIT" (Гамбург), "Neue Z?rcher Zeitung" (Цюрих), "Frankfurter Rundschau" (Франкфурт-на-Майне) и др.) и опубликовала около двух сотен статей в периодике Германии, Швейцарии и Австрии, а также книгу избранных статей и рецензий ("Wer schenkt was wem", Aachen 2003).
В русскоязычной литературной публицистике Ольга Мартынова появилась в 2009 г. — скорее случайно и при несколько скандальных обстоятельствах: ее опубликованную в "Neue Z?rcher Zeitung" статью о реабилитации эстетических представлений соцреализма у наиболее преуспевающей части "молодой" русской прозы перевел — без спроса, неуклюже и с ошибками — некий новостной ресурс, занимающийся мониторингом зарубежной прессы. Эта публикация вызвала в литературной публике такое волнение, что сетевой журнал по вопросам культуры "OpenSpace.ru" попросил автора сделать аутентичный перевод, вызвавший в свою очередь следующую волну интереса. Обсуждение статьи "Загробная победа соцреализма" постепенно вышло за пределы блогов и форумов и продолжилось в сетевых и "бумажных" изданиях, особенно того направления, о котором в этой, вполне можно сказать, ставшей знаменитой статье как раз и идет речь. Диапазон реакций — от благодарности и согласия у одних до крайней агрессивности, выходящей иногда за пределы всякого приличия, у других.
Некоторые литературные эссе Ольги Мартыновой на русском языке можно прочесть в сетевом эссеистическом журнале "Некоторое количество разговоров" при сайте "Новая камера хранения".
Стихи переведены на немецкий, английский, итальянский и французский языки. Статьи и эссе — на русский, английский, польский, словацкий, болгарский и датский. Лауреат литературной премии Губерта Бурды для поэтов из Восточной и Южной Европы (2000). Малая премия имени Адельберта фон Шамиссо (2011) за роман "Sogar Papageien ?berleben uns".