Nata in Lettonia, allora parte dell'Impero russo, studiò medicina in Svizzera. Si trasferì poi in Italia nel 1904, proseguendo gli studi a Siena e Roma, laureandosi nel 1908 nella capitale. Conosciuto il medico Angelo Signorelli, convisse a lungo con lui e, senza mai sposarlo, ne ebbe tre figlie, Maria, Elena e Vera, e ne adottò il cognome che mantenne anche dopo la loro separazione. A casa di Ekaterina Botkina conobbe la scrittrice Sibilla Aleramo, di cui rimase amica; Nadine Helbig, principessa, affidò ai coniugi Signorelli la gestione dell'ambulatorio infantile in via Morosini. Benché impegnata dalla sua professione di medico, in Ol'ga Signorelli rimase costante l'interesse per la letteratura, sia russa che italiana. La casa dei Signorelli funse da ritrovo per molti intellettuali che allora vivevano a Roma: tra essi Giuseppe Ungaretti e Scipio Slataper, collaboratori de La Voce come Ol'ga Signorelli.
La stessa Ol'ga Signorelli conobbe Eleonora Duse nel 1915 allorché l'attrice si recò a casa sua per assistere a una serata musicale: di Duse Signorelli scrisse una biografia, pubblicata nel 1938. Dopo la prima guerra mondiale, Ol'ga Signorelli lasciò l'attività di medico per divenire traduttrice dal russo, collaborando con Ettore Lo Gatto (direttore di Russia, rivista incentrata sulla letteratura sovietica) e arrivando a conoscere alcuni degli autori che tradusse, tra cui Vjačeslav Ivanovič Ivanov. Svolse anche attività di collezionista, stringendo amicizia con alcuni dei pittori più all'avanguardia nel panorama romano dei primi anni Venti, tra cui vanno ricordati almeno Virgilio Guidi, Filippo de Pisis e Ferruccio Ferrazzi. Dal 1943 fino alla morte, Ol'ga Signorelli frequentò Aurel Milloss, appassionandosi alla danza.
Opere
Saggi
Eleonora Duse, Roma, Signorelli, 1938
Curatele
Lettere di pace e di guerra di Eleonora Duse (1913-1922), 1939
Archivio Italiano VI. Olga Signorelli e la cultura del suo tempo, a cura di E. Garetto e D. Rizzi, 2 voll., Salerno, Europa Orientalis, 2010
Paola Govoni, La casa laboratorio dei Calvino Mameli tra scienza arte e letteratura, con lettere inedite di Italo Calvino a Olga Resnevic Signorelli, in «Belfagor», 5, LXVII, 2012