Олеся Владимировна Железняк родом из Москвы, появилась на свет 11 ноября 1974 года. Несмотря на то, что в детстве Олеся была очень увлечена чтением книг и прослушиванием пластинок, тяги к актерству у нее не было. Когда в школьные годы ходила на спектакли с классом, в театре ей было скучно, и она даже представить не могла себя на сцене в качестве одной из актрис. В течение двух лет посещала хореографические курсы при колледже культуры. Однажды старшая сестра Олеси рассказала ей о том, что в театральную студию на Арбате идет набор артистов и посоветовала ей попробовать. Попытка оказалась удачной и молодую девушку приняли. Однако с момента ее зачисления студия просуществовала всего месяц. Тогда к Олесе и пришла идея поступления в театральный институт. Однако экзамены в ГИТИС она провалила. Затем Олеся случайно попала в цирковой кордебалет и в составе коллектива ездила на мировые гастроли, по окончании которых вновь попытала счастье на вступительном отборе в ГИТИС. На этот раз актрису приняли, и она стала студенткой актерско-режиссерского курса Марка Захарова. Будучи на 4м курсе получила приглашение в Московский государственный театр "Ленком". Ее театральным дебютом стала постановка "Варвар и еретик" по мотивам романа Достоевского, который поставил сам Марк Захаров. Впоследствии Олеся играла еще в нескольких спектаклях, среди которых были такие знаменитые постановки как "Юнона и Авось" и "Безумный день, или Женитьба Фигаро".
Первым опытом съемки в кино для Олеси Железняк стал малоизвестный телевизионный фильм "Витрина". По сюжету актриса играла роль провинциальной девушки, любящей петь. Но известность Олесе принес ее следующий фильм, где по иронии судьбы ей пришлось исполнить практически идентичную ролью. В комедийной мелодраме Тиграна Кеосаяна "Ландыш серебристый" она воплотила в жизнь персонажа по имени Зоя Мисочкина, которая начинала свой звездный путь в шоу бизнесе. Партнерами по фильму с Олесей стали Юрий Стоянов и Александр Цекало. Следующие годы Железняк играла в целом ряде фильмов и телевизионных новел, в том числе в полюбившемся российскому зрителю сериале "Моя прекрасная няня". В середине двухтысячных годов на одном из центральных телевизионных каналов актриса начала вести музыкальный проект "Ты - суперстар!". По завершению проекта она получила роль в киноленте "Любовь в большом городе". В настоящее время актриса играет в одном из самых популярных сериалов последнего времени "Сваты". Также одной из последних работ Олеси является кинофильм режиссера Виктора Шамирова "Со мною вот что происходит" с Гошей Куценко в главной роли. В картине Олеся исполнила роль Насти.
В жизни Олеся Железняк замужем за актером Спартаком Сумченко и является мамой троих детей. Своего самого младшего сына актриса родила в 2011 году.
