Современники отмечали, что Великая княжна Ольга была очень скромной, дружелюбной и общительной, но в то же время могла в любой момент вспылить. Однако, эта черта ее характера не сказывалась на общением с родными, которых она любила всей душой.
Особая связь у нее была с сестрой Татьяной, несмотря на то, что у них были абсолютно разных характеры: Татьяна не любила показывать свои эмоции, была сдержанной, но при этом очень исполнительной. У девочек была очень маленькая разница в возрасте и поэтому они практически все делали вместе.
С другими сестрами Ольга тоже дружила, но такая особая близость у нее была только с Татьяной. Юный цесаревич любил Ольгу больше других своих сестер, а если родители ему что-то запрещали или наказывали, то он заявлял, что отныне он сын Ольги, а не их.
Княжна была привязана к матери, но более доверительные взаимоотношения у нее были с отцом. Так сложилось, что Татьяна родилась похожей на мать, а вот Ольга была копией своего отца.
С возрастом император стал советоваться с дочерью по некоторым вопросам и очень гордился тем, что у девочки очень нестандартное мышление. В 1915 году император получил известия с фронта и велел ночью разбудить дочь. Они долго гуляли, Николай читал вслух телеграммы и слушал советы дочери.
Согласно традициям в 1909 году великую княжну назначили почетным командиром гусарского полка. С тех пор она часто появлялась в парадной форме на смотрах. А во время Первой мировой войны императрица решила, что не будет сидеть во дворце в то время как может внести свою помощь.
Вместе с дочерьми она прошла обучение и помогала в военных госпиталях. Они были настоящими сестрами милосердия: ухаживали за раненными, помогали во время операций, делали перевязки. Младшие девочки в силу своего юного возраста просто помогали раненым, но никто не остался в стороне. Кроме того, Ольга собирала пожертвования и на свои сбережения покупала лекарства.