La soprano russe Olga Peretyatko naît le 21 mai 1980 à Saint-Pétersbourg. Elle y passe la majeure partie de son enfance, rejoignant à l’âge de quinze ans la chorale d’enfant du Théâtre Mariinsky où son père est choriste. Elle étudie d’abord dans sa ville natale, à l’Académie des Arts, puis part en Allemagne à l’Académie de Musique Hanns Eisler de Berlin. Elle parachève ses études au Studio d’Opéra de l’Opéra de Hambourg, dont elle intègre la troupe de 2005 à 2007. En 2006, elle fait ses débuts au Festival Rossini de Pesaro dans Le Voyage à Reims (Corinna / La Comtesse de Folleville). Elle y est depuis invitée régulièrement. Dès 2007, elle y partage la scène avec Juan Diego Florez et Gregory Kunde dans Otello de Rossini. La même année, elle fait ses débuts parisiens au Théâtre des Champs-Élysées dans The Rake’s Progress de Stravinsky (Anne Trulove).

Elle retourne au TCE en 2009 dans Les Noces de Figaro de Mozart (Susanne), sous la direction de Marc Minkowski. En 2010, elle assure trois rôles au Festival Rossini de Pesaro : Didon (La Mort de Didon), Aldimira (Sigismond) et Cerere (Les Noces de Teti et Peleo). La même année, elle fait des débuts triomphaux au Festival d’Aix-en-Provence dans le rôle-titre du Rossignol de Stravinsky, mis en scène par Robert Lepage sous la direction de Kazushi Ono, spectacle repris à Lyon dans l’année. Elle fait ses débuts à La Fenice de Venise en Gilda dans Rigoletto de Verdi. En 2011, elle retourne à Lyon et au TCE en Juliette dans Les Capulet et les Montaigu de Bellini sous la direction d’Evelino Pidó, et prend le rôle-titre de Lucia di Lammermoor à Palerme. En 2012, elle épouse le chef Michele Mariotti et retrouve Evelino Pidó à Lyon et au TCE dans autre Bellini, Les Puritains (Elvira). Elle fait ses débuts à Salzbourg avec Minkowski dans Lucio Silla de Mozart (Giunia) en 2013. D’autres débuts suivent : à l’Opéra d’État de Berlin en 2013 puis l’année suivante à La Scala, les deux fois dans le rôle-titre de la Fiancée du Tsar de Rimsky-Korsakov sous la baguette de Daniel Barenboim. Elle retourne à Aix en 2014, dans un Turc en Italie de Rossini (Fiorilla) dirigé par Minkowski, qu’elle donne également à l’Opéra d’État de Bavière à Munich. Cette année-là, elle fait des débuts triomphaux au Met en Elvira dans Les Puritains, rôle qu'elle reprend l'année suivante à l'Opéra de Vienne. 

En 2015, elle débute enfin le fleuron du répertoire des coloratures qu’est Violetta dans La Traviata de Verdi, d’abord à Lausanne, puis au Festival de Baden-Baden, puis fait ses premiers pas à La Monnaie dans L’Élixir d’amour, puis à Madrid dans Rigolleto, rôle dans lequel elle débute à l’Opéra de Paris en 2016. La même année, elle travaille le répertoire de Mozart : Don Giovanni en Donna Anna à l'Opéra de Berlin, mais aussi L’Enlèvement au Sérail en Konstanze à Zurich. En 2017, elle voyage à Tokyo avec Lucia di Lammermoor, puis à l'Opéra de Berlin en Leila dans Les Pêcheurs de perles. Dans le même temps, elle incarne deux rôles rossiniens : Fiorilla dans Le Turc en Italie à Munich et Berenice dans L’Occasion fait le larron à l'Opéra de Mascate. En 2018, elle interprète les Quatre Héroïnes des Contes d’Hoffmann à Monte-Carlo, avant de revenir à Bellini en Amina dans La Somnambule à Lausanne et de s'attaquer au rôle de Rosine dans Le Barbier de Séville aux Chorégies d’Orange. En 2019, Liège lui offre le rôle-titre d’Anna Bolena et le ROH celui de Norina dans Don Pasquale pour ses débuts maison. En 2020, Madrid l'invite à prendre le rôle de Pamina dans La Flûte enchantée. La crise du Covid-19 la prive de ses prises de rôles de Mathilde dans Guillaume Tell et de Micaëla dans Carmen. 

En 2020/2021, Olga Peretyatko chantera en octobre dans Carmina Burana pour une tournée autrichienne puis retrouvera Leila dans Les Pêcheurs de perles à l'Opéra d'Etat de Berlin, où elle reviendra en janvier en Elettra dans Idoménée. Entre temps, elle prendra le rôle-titre de Manon à Tenerife en décembre, avant de le rechanter au Teatro Colon de Buenos Aires en mai. Enfin, elle chantera Maria dans Mazeppa de Tchaïkovski à Baden-Baden en mars.