Henüz 13 yaşındayken, annesiyle Moskova metrosunda seyahat ettiği sırada keşfedilen Kurylenko ünlü olduktan sonra çok para kazanıp rahat bir hayat sürdürebiliyor. Ama onun güzel gözlerinin gerisinde, yaşadığı yoksul çocukluğun izlerini bulabilmek mümkün.
Sovyetler Birliği döneminde Ukrayna'nın Berdyansk adlı sahil kasabasında dünyaya gelen Kurylenko, dört tane küçücük odası olan komünal bir evde, altı yetişkin ve çok sayıda çocukla birlikte büyüdü. Olga doğduktan çok kısa bir süre sonra annesi ve babası ayrıldı. Küçük kızın çocukluk yılları da kelimenin tam anlamıyla koyu bir yoksulluk içinde geçti.
Annesi Maria Alyabusheva o dönemi şöyle anlatıyor: "Olga'nın doğumundan sonra kocam Konstantin'den ayrıldım. Onun iyi bir baba ve eş olabileceğinden emin değildim. Biz boşandıktan sonra da Konstantin bir kızı olduğunu unuttu. Onu hiç arayıp sormadı. Eski kocam, kızımız Olga'yı en son 2 yaşında görmüştü. Daha sonra 13 yaşına gelinceye kadar da hiç arayıp sormadı. Ama, Olga küçük bir çocukken, zaman zaman kocamdan boşanmakla hata yaptığımı düşündüğüm zamanlar da oldu. Çünkü Olga sık sık babasını ne kadar özlediğini söylerdi".