Еще в школьном возрасте Ольга проявила тягу к выступлениям, посещая кружок художественного слова при Доме пионеров. Актерскому мастерству Ольга Гобзева обучалась во ВГИКе, куда поступила лишь со второго раза. Руководителем курса был знаменитый советский актер Борис Бабочкин. Уже во время учебы в 1963 году, будучи на первом курсе, Ольга дебютировала на съемках, сыграв главную роль в паре с Владимиром Ивашовым в короткометражной ленте Андрея Смирнова и Бориса Яшина «Эй, кто-нибудь!». Затем последовали фильмы с ее участием «Мне двадцать лет» и короткометражная картина «Аптекарша». В итоге к моменту окончания ВГИКа в 1966 году Ольга Гобзева была уже опытной актрисой, снявшись также в кинокартинах «Год как жизнь», «Когда улетают аисты» и «Похождения зубного врача».
Молодая актриса не имела недостатка в предложениях и, помимо работы в Театре-студии киноактера, активно снималась в кино. В небольших ролях ее можно было видеть в фильмах «Крылья», «Не самый удачный день», «В городе С.», «Пароль не нужен», а также в многосерийном телевизионном фильме «Операция «Трест»».
В 1967 году на экраны вышла драма Петра Тодоровского «Фокусник» с Зиновием Гердтом в главной роли, где Ольга Гобзева сыграла одну из лучших своих ролей – Лилю Кукушкину. В 1972 году актриса снялась в яркой роли машинистки Жени в сатирической комедии «Ехали в трамвае Ильф и Петров». Также следует отметить телевизионный фильм «Гамлет Щигровского уезда», поставленный режиссером Валерием Рубинчиком, где Ольга Гобзева сыграла Софью.
Также актрису можно было видеть в таких фильмах, как «Последняя жертва», «Гражданин Лешка» и «Свободное падение». Помимо прочего, она занималась дубляжом зарубежных кинокартин и озвучиванием мультипликационных фильмов, таких как «Муми-тролль и другие» и «Жил-был Саушкин».
С 1991 года Ольга Гобзева стала жить в монастыре, снялась напоследок в украинской ленте «Господи, прости нас, грешных», а в 1993 году приняла постриг.
