В антимонопольных органах Ольга Сергеева работает с 2003 года. До перехода в ФАС России занимала должность ведущего специалиста отдела антимонопольного контроля деятельности органов власти Правового департамента Министерства по антимонопольной политике и поддержке малого предпринимательства (МАП России).
С 2004 по 2006 гг работала главным специалистом, затем заместителем начальника отдела страхового рынка Управления контроля и надзора на рынке финансовых услуг Федеральной антимонопольной службы (ФАС России).
В марте 2006 года возглавила отдел рынка банковских услуг в этом управлении. С апреля 2008 года курировала работу этого отдела в должности заместителя начальника Управления контроля финансовых рынков ФАС России.