Ольга Демина родилась в Москве в семье музыкантов.  С ранних лет начала обучение на фортепиано, но в дальнейшем отдала предпочтение виолончели. 

С отличием окончила Центральную Музыкальную Школу при Московской консерватории (класс виолончели А. А. Дёмина). К этому моменту стала лауреатом ряда международных конкурсов, в числе которых - Юношеский конкурс имени П.И. Чайковского. Далее продолжила свое обучение в  Московской Государственной Консерватории им. П. И. Чайковского (класс профессора Н. Н. Шаховской). Участвовала в различных международных фестивалях, была стипендиатом Фонда "Новые имена" и участницей его программ. 

Ныне является солисткой Камерного оркестра Центра Павла Слободкина, а также артисткой театра и кино.