Ольга Пыжова родилась 18 (30) ноября 1894 года в Москве, позже семья переехала в Санкт-Петербург.
Начала учёбу в институте благородных девиц, но бросила его и поступила на бухгалтерские курсы. Под впечатлением от петербургских гастролей МХТ летом 1914 года приехала в Москву, прошла конкурс в актрисы (из двухсот экзаменовавшихся конкурс выдержали двое) и была принята в 1-ю Студию МХТ. С 1915 года выступала на сцене Студии, в 1924 году преобразованной во МХАТ 2-й. В результате конфликта с М. А. Чеховым в конце 1927 года покинула театр вместе с А. Д. Диким.
В 1928—1934 годах была актрисой Театра Революции.
В 1948—1950 годах была художественным руководителем ЦДТ. На сцене Центрального детского театра в 1948—1949 гг. ей, совместно с Борисом Бибиковым, поставлены спектакли «Снежная королева», «Её друзья», «Я хочу домой!».
Муж — Борис Бибиков (1900 — 1986), актёр, режиссёр, педагог; заслуженный деятель искусств Таджикской ССР (1964), лауреат Сталинской премии III степени (1950).
Ольга Ивановна Пыжова умерла 7 ноября 1972 года в Москве на 78-м году жизни. Похоронена в Москве на Новодевичьем кладбище (участок № 1).