Olga Zaitseva a commencé le biathlon en grande partie par accident. L’équipe de l’école n’avait pas assez de biathlètes pour la compétition et l’entraîneur a suggéré à Olga de tenter sa chance. Très vite, elle s’est prise de passion pour sa nouvelle discipline.

Double championne olympique du relais, triple championne du monde, leader de longue date de l’équipe de Russie, Olga Zaitseva a mené de front son parcours de championne et son emploi de policière au sein du Service fédéral de lutte contre le trafic de drogue.

Après les Jeux de Turin 2006, où elle s’est imposée avec le relais russe composé de Albina Akhatova, Anna Bogaliy et Svetlana Ichmouratova, elle a décidé de faire une pause.

Elle s’est mariée et a donné naissance à un enfant, mais en 2007, Zaitseva a décidé de retourner à la compétition.

C’était d’autant plus nécessaire que trois de ses équipières avaient été prises dans les filets du dopage. Olga Zaitseva a donc dû disputer plusieurs épreuves lors des Jeux de Vancouver 2010 pour lesquelles elle n’était pas spécifiquement programmée. Elle a remporté la médaille d’argent de la mass-start et remporté une deuxième médaille d’or en relais avec une équipe pourtant remaniée et dans laquelle figurait encore Anna Bogaliy comme à Turin.

En 2014, elle a pris part aux Jeux olympiques d’hiver de Sotchi, où elle a remporté une nouvelle médaille, en argent cette fois encore avec le relais. Médaille dont elle a ensuite été privée en raison d’un contrôle positif au sein de l’équipe. L’année suivante, elle a annoncé la fin de sa carrière sportive et a été nommée entraineure en chef de l’équipe féminine russe de biathlon.