В Повести временных лет «лето 6477» (969) указано как год смерти княгини Ольги. Уже тяжело больная, она просила подождать её ухода: «похоронив меня, иди, куда хочешь». Через три дня после этого скончалась Ольга. Сын и внуки её, а также все люди оплакивали её с великой скорбью, похоронив на месте. Ольга заповедала не устраивать поминок по ней, так как была священником, и была похоронена по христианскому обряду.
По Иакову Мниху княгиня умерла 11 июля. В Житии Ольги упоминается, что её тело после смерти оставалось нетленным и издавало приятный аромат. Позже князь Владимир перенёс её мощи в построенную им церковь Успения Пресвятой Богородицы (Десятинную) и положил у стены, в открытый каменный гроб. Верующие, обращаясь в молитве к мощам Ольги, получали исцеления. Особенно удивительным считалось следующее чудо: над гробницей было сделано окно в стене храма, которое само открывалось перед людьми с крепкой верой, а достойные видели от мощей сияние; же неверующие не могли видеть мощи даже в храме, видя лишь гроб.
Все эти детали возникли в более поздней церковной традиции; ни Иаков Мних, ни Повесть временных лет не содержат их. В 1635 году митрополит Петр Могила, очистив руины Десятинной церкви, объявил об обнаружении останков Ольги. Однако в XVIII веке Синод усомнился в подлинности найденных мощей и под давлением властей скрыл их в тайном месте.
Исторический образ Ольги в сознании русских разделился на две очень разные женщины. В церковной традиции Ольгу почитали как «мудрейшую из всех людей», «блаженную» княгиню, первую русскую, вошедшую в Царство Небесное (с 1547 года — святая равноапостольная). Летописец завершил рассказ о ней вдохновенной похвалой: «Она была предтечей христиан на земле, словно заря перед солнцем, светила среди неверующих, как бисер в нечистоте. Она очистилась крещением и возобновилась в Христе. Мы говорим ей: радуйся, русское знание Бога, начало примирения. Она первая вошла в царство небесное из Руси; ей поют славу русские дети, как своей предводительнице, ибо после смерти молилась за Русь».
В народной среде отношение к «мудрости» Ольги (в языческом понимании) колебалось между восхищением и страхом. Хитрость вождя, умение говорить уклончиво («клюками») были очень ценимы. Победа Ольги над древлянами надолго осталась в народной памяти, однако княгиня-мстительница превратилась в опасную ведунью, способную обмануть многих князей, включая Игоря. В таком образе «мудрая» Ольга стала одной из «злых женщин» древнерусских былин.
Смешанное с опасением почитание сверхъестественных способностей Ольги выразилось и в почитании природных и рукотворных памятников и реликвий, связанных с ней. Большинство таких мест не связано с её христианством и церковным почитанием, а напрямую связано с языческой символикой — например, сани (важный элемент славянских похоронных обрядов), колодцы и камни, которые славяне почитали как источники живой силы, несмотря на осуждение церковной литературы. Похоже, что крещение и последующая канонизация Ольги почти не привлекли внимание народа и не изменили его отношения к ней.
