誕生
奧爾加·帕夫洛夫娜女大公是她父母的第七個孩子，第五個女兒。她的祖母葉卡捷琳娜二世並沒有因為她的出生而感到多大的快樂。女皇曾說過：“這么多的女孩，她們都結婚了也無需告訴他人 。”她後來還寫道 ：
大公夫人給我們帶來了第五個女兒，她的肩膀幾乎和我的一樣寬。大公夫人在分娩了兩天后終於於7月11日生下了孩子，這與基輔的聖奧爾加在956年於君士坦丁堡受洗皈依基督教是同一天，我說：“好吧，我們將會有兩個假期而不是一個。”所以她的洗禮名為奧爾加 。
1792年7月29日，小女大公接受了洗禮，按照慣例，她還被授予了聖凱薩琳大十字勳章。
逝世
奧爾加·帕夫洛夫娜1795年1月26日，差不多三歲的女大公去世了 。一封給葉卡捷琳娜大帝的信寫道 ：
奧爾加女大公去世了。推測一下，這是為什麼？十八個星期以來，她經常感到飢餓並且時不時就要吃東西，因為兩歲半的她長得太大了，當時她還會磨牙，在經歷了十六周的痛苦並且每天都在發低燒後，她在當天晚上的7點到8點鐘之間去世了...
奧爾加·帕夫洛夫娜同年，正如奧爾加誕生時為她創作了一首詩一樣，加甫里爾·傑爾查文也為她的去世寫了一首題為“奧爾加·帕夫洛夫娜女大公的去世”的詩 。保羅一世和瑪麗亞·費奧多羅夫娜所生的十個孩子中，奧爾加是唯一一個在幼年時便夭折的孩子 。葬禮在亞歷山大·涅夫斯基修道院舉行，奧爾加也被安葬在那裡 。皇后穿著一條白裙子出席了葬禮，她的灰色的頭髮凌亂不堪，面色蒼白並且沉默不語 。1800年，當奧爾加應該八歲時，格哈德畫了一幅保羅一家人的肖像畫。在家人們的後面，只有一半身體的奧爾加站在森林前面的高空上 。
