Olga Kostjantyniwna Kurylenko (ukrainisch Ольга Костянтинівна Куриленко/Olha Kostjantyniwna Kurylenko; russisch Ольга Константиновна Куриленко/Olga Konstantinowna Kurilenko; * 14. November 1979 in Berdjansk, Ukrainische SSR, Sowjetunion) ist ein französisches Model und Schauspielerin ukrainischer Herkunft.
Als Kind geschiedener Eltern wuchs Olga Kurylenko unter ärmlichen Bedingungen auf. Im Alter von 13 Jahren wurde sie in der Moskauer U-Bahn von einem Model-Scout entdeckt. Sie zog nach Paris, wo sie Kunst studierte. Zahlreiche renommierte Modelaufträge folgten, unter anderem für die Titelseiten von Elle und Vogue sowie für Werbekampagnen von Bébé und Clarins. Seit 2001 ist sie französische Staatsbürgerin.
Ihre Filmkarriere begann Kurylenko 2005 ebenfalls in Frankreich. Für ihre erste große Rolle in dem Liebesfilm L’annulaire wurde sie 2006 beim Brooklyn International Film Festival ausgezeichnet. Des Weiteren hatte sie Rollen in dem französischen Thriller Die Schlange (2007), in Paris, je t’aime (2006) sowie in Hitman – Jeder stirbt alleine (2007). Im 22. James-Bond-Film Ein Quantum Trost (2008) spielte sie als Bond-Girl Camille die weibliche Hauptrolle.