В 1994 г. окончила биологический факультет Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова по специальности «Физиология». В 1999 г. присвоена учёная степень кандидата биологических наук, в 2015 г. - доктора биологических наук.

С 1994 года по 2003 год работала в Институте биологической медицины г. Москвы, с 2003 г. по 2008 г. – научный, далее старший научный сотрудник  ЗАО «НПФ ДНК-Технология».  В 2004 году прошла профессиональную переподготовку по специальности «Клиническая лабораторная диагностика».  С 2009 г. – научный сотрудник,  с 2010 г. – старший научный, с 2018 г. – ведущий научный сотрудник  Лаборатории молекулярно-генетических методов ФГБУ «Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» Минздрава России. С 2018 г – заведующая Лабораторией онкологической генетики ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ.

Бурменская О.В. является специалистом в области молекулярно-генетических исследований генома человека и транскрипционных профилей генов при различных патологических состояниях репродуктивной системы, автор более 100 научных публикаций.

В 2017 г. работа Бурменской О.В. отмечена   премией Галена (Prix Galen Russia).