Училась в Училище барона Штиглица (1916-1918), во ВХУТЕМАСе у И. Машкова, Н. Купреянова, В. Фаворского (1919-1923). Была членом Объединения работников революционного плаката (ОРРП, 1931–1932). Занималась агитационно-массовым искусством, в частности политическим плакатом.

Работала в основном в технике акварели, создавала работы на бытовые темы, темы пионерской жизни и портреты, которые доносят до нас образ ушедшего времени. Акварели О. Дейнеко передают определённое душевное состояние: состояние покоя и счастья. Герои произведений автора показаны в движении, они заняты повседневными делами. Подкупает их открытость и удивительная внутренняя чистота. Художница пишет с натуры воздушно-легкие акварели, изображающие природу и звучные по цвету городские пейзажи. Её цветочные натюрморты, мажорные по настроению и насыщенные по колориту, пронизаны музыкой жизни. Рассматривать работы О.К. Дейнеко доставляет огромное удовольствие. Не устаёшь восхищаться изысканной цветовой гармонией, лёгкостью и прозрачностью красочных пятен и линий. Каждый раз, возвращаясь к уже знакомым листам, приходишь в восхищение от способности художницы варьировать абсолютно по-новому, казалось бы, уже знакомый сюжет, вносить в него что-то особенное. О.Д. Дейнеко – прекрасная рисовальщица. Её работы, исполненные графитным карандашом, пером и тушью отличает точность и лёгкость линии. Художница в совершенстве владеет различными графическими материалами. Благодаря тому, что большое место в работах отводится белому чистому пространству листа бумаги, они, кажутся, наполненными воздухом.

О. Дейнеко выполняла зарисовки народного орнамента, костюмов и предметов крестьянского быта Курской и Орловской губерний. Совместно с мужем Н.С. Трошиным писала и иллюстрировала детские книги «Как хлопок ситцем стал», «Хлеб-завод № 3», «От каучука до галоши». Наибольшую известность получила серия «Прачки». Принимала участие в оформлении ряда журналов. Участник выставки «Московские художники в дни войны» (1942). Работала художником-оформителем на ВДНХ СССР (1960-е). Совместная с Н.С. Трошиным выставка: в Москве (1943), персональная: в Москве (1946).

Работы художницы находятся в ГТГ, Музее современной истории России, других музеях страны. Книги и плакаты О. К. Дейнеко есть в Российской государственной библиотеке, многих региональных музеях, частных российских и зарубежных коллекциях.