Родилась 29 марта 1925 г. в Свердловске в семье профессиональных музыкантов. Окончила Уральскую государственную консерваторию имени М.П. Мусоргского по классу фортепиано Б.С. Маранц, одновременно обучалась в классе композиции у В. Н. Трамбицкого. Народная артистка России и СССР, Заслуженный деятель искусств России (1975), лауреат Государственной премии СССР, Государственной премии России имени А.В. Александрова, премии имени Ленинского комсомола, награждена орденами: «За заслуги перед Отечеством» III степени (8 июня 2005), «За заслуги перед Отечеством» IV степени (17 марта 2000), «Дружбы» (2 августа 1997); медалями: «За трудовое отличие», «За освоение целинных земель». С 1993 г. является членом Фонда мира.

Выпускница Санкт-Петербургской государственной консерватории им. Н.А.Римского-Корсакова по специальности «музыковедение». Автор более 50 публикаций разных жанров в центральной и местной печати. В сфере научных интересов Марченко О.Г. находится музыкальная культура Урала: творчество Л.Гуревича, М.Кесаревой, Е.Гиммельфарба, М.Баска, В.Барыкина, Е.Самариной, Е.Перевалова.