Атмосфера в данном театре была очень дружелюбной и теплой. Под руководством Дунаева актриса успешно освоила репертуар и была задействована во многих постановках. Позже театр возглавил А.Эфрос, с которым у актрисы сложились отличные отношения.
В основной труппе театра, наряду с Остроумовой, трудились также известные артисты — Олег Даль, Алексей Петренко, О.Яковлева. В этот период Ольга принимала участие в постановках «Враги», «Веранда в лесу», «Лето и дым». В 1984 году Эфрос ушел из театра, и за ним ушла и Остроумова. Новым местом ее работы стал Театр миниатюр под руководством М.Левитина.
Репертуар бывшей актрисы Любови Полищук, ушедшей в декретный отпуск, был передан Остроумовой. Ольга дебютировала в новом театре постановкой «Здравствуйте, господин де Мопассан». Ей была поручена роль Маргариты в «Мастере и Маргарите», но спектакль так и не состоялся из-за болезни режиссера.
После этого Ольга снова сменила театр и на этот раз выбор пал на Театр им. Моссовета. Ее дебютной ролью стала постановка «Вдовий пароход» под режиссурой Г. Янковской, где она исполнила роль Анфисы. В этом театре Остроумова столкнулась со скандалами и завистью со стороны коллег по сцене. Труппа не приняла новую актрису, начав устраивать различные интриги. Однако Остроумова не дала под себя клониться — она была сильной и волевой личностью, поэтому не спустилась до уровня разбирательств с коллегами и мстительных действий в ответ на их неприязнь.
В этом театре Ольга с успехом исполнила главную роль в спектакле «Мадам Бовари», за что была удостоена премии им.Станиславского. Среди всех своих ролей в этой театральной постановке, актрисе особенно дороги «Белая гвардия», «Учитель танцев», «Вишневый сад», «Серебряный век».
Кинокарьера актрисы Остроумовой началась с фильма «Доживем до понедельника», который быстро стал классикой российского кинематографа. Она заработала роль первой красавицы класса – Черкасовой, которая была любима ее фанатами, особенно мужчинами. Настоящей популярностью Ольга пользовалась после выхода «А зори здесь тихие», где она сыграла Женю Камелькову.
Этот фильм был популярен не только внутри Союза, но и за его пределами. После выхода этой ленты Остроумова получила множество приглашений от различных режиссеров, но отказалась от всех. Проблема заключалась в том, что все персонажи были похожи на ее Камелькову, и актрисе не хотелось застрять в одной роли.
Сама Остроумова обожает фильм с названием «Василий и Василиса», и считает свою героиню Василису своей лучшей работой в кино. В 1975 году вышел фильм с названием «Любовь земная», где Ольга сыграла Маню Поливанову, которая впоследствии стала одной из самых любимых ролей. Недолго спустя после этой работы, Остроумовой предложили сняться в фильме «Судьба» режиссера Евгения Матвеева. Эти два фильма были удостоены Золотых медалей им. Довженко и Государственной премии Советского Союза.
Эльдар Рязанов пригласил Остроумову на съемки своей новой картины «Гараж», где ей предстояло сыграть профессорскую дочь. Но актрисе не нравился ее персонаж, так как она никогда не считала себя золотой молодежью. Она хотела остаться незаметной, особенно рядом с такими звездами кинематографа, как В.Гафт, И.Савина, В.Невинный и Л.Ахеджакова, снимавшимися в этом фильме.
После премьеры фильма «Гараж» Ольга посвятила два года театру, не снимаясь ни в одном фильме. Позже зрители увидели её в лентах «Не было печали» и «Безумный день инженера Баркасова». В 90-е годы актриса снялась в семи замечательных фильмах, среди которых особенно выделяется «Змеиный источник», где она исполнила роль отрицательного персонажа – директора школы.
Последние работы актрисы оказались очень успешными. Она сыграла одну из главных ролей в триллере с элементами мистики под названием «По ту сторону волков», где ее партнером по съемкам был талантливый Валентин Гафт. Кроме того, актриса Ольга Остроумова гордится своей ролью княгини Марии Долгоруковой в популярном сериале «Бедная Настя». Прежде чем согласиться на эту роль, актриса долго размышляла, но в конце концов ее любовь к новым испытаниям победила, и результат превзошел все ожидания.
Впервые Ольга Остроумова вступила в брак с однокурсником из ГИТИСа по имени Борис Аннабердыев. Однако они были слишком молоды и необдуманны в своих действиях, и вскоре расстались. Позднее Борис добился успеха на киностудии «Туркменфильм», где занимал должность режиссера-кинодокументалиста.
В 1973 году Ольга вышла замуж во второй раз, став женой Михаила Левитина, известного писателя и режиссера. У них родилась дочь Ольга в 1975 году и сын Михаил в 1983 году, которых они назвали своими именами. Дочь последовала по стопам матери и стала актрисой, а сын стал режиссером, как их отец. Их брак продержался 20 лет, но в 1993 году Ольга и Михаил развелись. Дети не одобрили решение матери, особенно когда в их жизни появился третий супруг Остроумовой — Гафт.
В 1996 году Остроумова вышла замуж за Валентина Гафта, с которым она счастлива по сей день. Дети выросли и приняли выбор матери. С Гафтом их связывает уважение и взаимопонимание.
Ольга Остроумова считает свою личную жизну трудной, но счастливой, ведь у нее есть все, что нужно женщине – любимый муж, дети и внуки.