Repertuar śpiewaczki tworzy ponad 25 ról operowych, głównie dzieł włoskich i rosyjskich, w których prezentuje niezwykłą muzykalność, doskonałą technikę głosu, lekkość koloratury w połączeniu z silną ekspresją. Dzięki nim cieszy się międzynarodowym uznaniem, a jej kariera operowa wciąż intensywnie się rozwija.
Urodzona na Ukrainie, w latach 1995–2003 była solistką Ukraińskiej Opery Narodowej w Kijowie. W tym czasie zdobyła wiele nagród, w tym Grand Prix w Maria Callas International Grand Prix – Opera w Atenach (1997), II nagrodę oraz nagrodę specjalną w Concurso Internacional de Canto Tenor Viñas w Barcelonie (1997) oraz I nagrodę w Queen Sonja International Music Competition w Oslo (2003). Od 2001 r. Olga Mykytenko regularnie gości na wielu najważniejszych scenach operowych świata. Występowała jako: Gilda (Rigoletto Verdiego) w Staatsoper Hamburg, Opéra Royal de Wallonie w Liège, Malmö Opera, Royal Swedish Opera w Sztokholmie; Nedda (Pajace Leoncavalla) w Deutsche Oper Berlin, podczas Savonlinna Opera Festival, w Gran Teatro del Liceu w Barcelonie, Deutsche Oper am Rhein w Düsseldorfie; Łucja (Łucja z Lammermooru Donizettiego) w Teatrze Maryjskim w Petersburgu, Aalto-Musiktheater Essen; Liù (Turandot Pucciniego) w Staatsoper Berlin, Welsh National Opera w Cardiff, Teatro Municipal de Santiago de Chile, Greek National Opera, podczas Savonlinna Opera Festival; Musetta (Cyganeria Pucciniego) w inscenizacji Franca Zefirellego w Teatro dell’Opera di Roma; Mimì (Cyganeria) w Staatsoper Berlin, Grosses Festspielhaus w Salzburgu, Essen, Hamburgu, Sztokholmie, Théâtre du Capitole w Tuluzie, Düsseldorfie, podczas Festival Castell Peralada, w Norwegian National Opera & Ballet w Oslo; Lauretta (Gianni Schicchi Pucciniego) w Metropolitan Opera w Nowym Jorku; tytułowa Jolanta (Czajkowski) w Theater an der Wien; Tatiana (Eugeniusz Oniegin Czajkowskiego) w Opéra de Lyon, Moskwie; Amalia (Zbójcy Verdiego) w Oper Frankfurt, Teatro San Carlo w Neapolu, Essen, Festival Radio France w Montpellier; Fiordiligi (Così fan tutte Mozarta) w Bayerische Staatsoper w Monachium; Violetta (Traviata Verdiego) w Hamburgu, Brukseli, Cardiff, Rydze, Lizbonie, Kolonii oraz jako zmienniczka Diany Damrau w Metropolitan Opera. Olga Mykytenko wykonuje również bogaty repertuar koncertowy z towarzyszeniem wielu orkiestr, w tym z Berliner Philharmoniker, Royal Liverpool Philharmonic Orchestra, Ukraińską Filharmonią Narodową i Orchestre National de Montpellier. Jej ostatnie występy to Donna Anna (Don Giovanni Mozarta) w Santiago de Chile, Antonia (Opowieści Hoffmanna Offenbacha), Hrabina (Wesele Figara Mozarta) i Amalia w Essen, tytułowa rola Franceski da Rimini (Rachmaninow) w Stuttgarcie, Luiza Miller (Verdi), Donna Anna, Nedda i Hrabina w Deutsche Oper am Rhein, Antonia i Micaëla (Carmen Bizeta) w Bayerische Staatsoper, Mimì w Dresden Semperoper oraz Liù i Nedda w Nationaltheater Mannheim. Ponadto wystąpiła w Dziewczynie z Zachodu Pucciniego, Joannie d’Arc Verdiego i jako Marietta w Umarłym mieście Korngolda w Estońskiej Operze Narodowej oraz w Madamie Butterfly w TeaterVanemuine w Tartu.
W maju 2019 r. Olga Mykytenko nagrała płytę I Vespri Verdiani. Verdi Arias z Kirillem Karabitsem i Bournemouth Symphony Orchestra; ukazała się w styczniu 2020 r.