Olga Arzilli ha studiato con Piero Farulli alla Scuola di Musica di Fiesole, dove ha frequentato anche i corsi di qualificazione professionale per orchestra e i corsi speciali per duo. Si è diplomata presso il Conservatorio di Firenze con il massimo dei voti, la lode e la menzione d'onore.
Successivamente ha seguito i corsi di perfezionamento di quartetto e di viola tenuti da Piero Farulli e Yuri Bashmet all'Accademia Chigiana di Siena, conseguendo il diploma d'onore.
Olga Arzilli ha vinto il Concorso per Duo "Città di Vittorio Veneto" e il Max Rostal Competition di Berna. Nel 1993 è risultata finalista al Concorso ARD di Monaco di Baviera.
Ha quindi vinto il Concorso per prima Viola al Teatro Comunale di Firenze e al Teatro alla Scala di Milano; dopo una stagione al teatro milanese si è dedicata all'insegnamento e all'attività concertistica.
Olga Arzilli è stata viola del Quartetto Sandro Materassi, con il quale si è esibita nelle più importanti sale italiane.
Ha suonato come solista con l'Orchestra Giovanile Italiana, con l'Orchestra della Comunità Europea, con la Wienerkammerorchester e con i Cameristi del Teatro alla Scala, diretta da Piero Bellugi (Sinfonia Concertante di Mozart) e Salvatore Accardo (Concerto di Bartòk).
Olga è titolare del corso di Quartetto di I e II livello presso il Conservatorio "Arrigo Boito" di Parma e docente del biennio specialistico di Viola presso il Conservatorio di Cesena.