Родилась Ольга 6 июля 1923 года в деревне Лапшино, впоследствии вошедшей в черту города Йошкар-Ола. В 1939 году поступила на рабфак Марийского педагогического института и успела до войны окончить (заочно) два курса. Уже в войну, в 1941 - 42 гг., Ольга Тихомирова, работая в республиканской прокуратуре, по вечерам училась на курсах медсестер, и в июле 1942 года добровольно уходит на фронт. Пройдя специальное обучение в Москве при Центральном партизанском штабе, была направлена разведчицей и медсестрой в Белорусскую диверсионную партизанскую бригаду им. Ленина под командованием А. Баскакова (Витебская область).
В феврале 1943-го немцы предприняли крупную карательную экспедицию, направив против витебских партизан две дивизии, танки, артиллерию и авиацию. Враг рассчитывал взять отряды партизан в кольцо. Отряд вел кровопролитные бои, отступая все дальше в леса. Подошли к концу боеприпасы, продукты, медикаменты. Кольцо окружения все больше сжималось. В такой ситуации единственным выходом была попытка прорваться с боем из окружения. Операцию начали 6 марта в 3 часа утра. Ночью группа смельчаков пошли на прорыв кольца. К утру завязался бой. В одной из групп прорыва была и наша отважная землячка. Для нее это был последний бой. Когда ранило командира, Ольга взяла на себя командование группой. Девушку ранили в левую руку, затем оторвало правую. Группа продолжала идти под минами и снарядами, ведомая бесстрашной комсомолкой. Разорвавшимся снарядом Ольге перебило обе ноги. Отважная разведчица скончалась на руках у товарищей. Ольге Тихомировой было 19 лет…
Подвиг Ольги Тихомировой был поставлен в один ряд с подвигом Зои Космодемьянской и других героев Великой Отечественной войны. 13 января 1958 года Указом Президиума Верховного Совета СССР наша отважная землячка была посмертно награждена орденом Отечественной войны I степени. С этого времени имя Ольги Тихомировой носит улица в Йошкар-Оле.
В библиотеках района есть книга «Подвиг партизанки», посвященная Ольге Тихомировой. В книгу включены воспоминания, письма, а также стихи, песни, баллады и другие материалы о жизни храброй партизанки.