2 may 1917-ci ildə Samara şəhərində bir fəhlə ailəsində anadan olmuşdur. Milliyyətcə tatardır.

Moskva vilayətinin Kolomna şəhərində aeroklubun 9 sinifindən məzun olur. Özbəkistanın paytaxtı Daşkənd şəhərində yaşayıbiişləmişdir.

1941-ci ilin dekabrından Qırmızı Ordu sıralarına qoşulur. Bataysk Hərbi Aviasiya Təyyaraəçi Məktəbini bitirir. 1942-ci ilin mayından bəri orduda fəal əməliyyatlara cəlb olunur. 1942-ci ildən Sovet İttifaqı Kommunist Partiyasının üzvü olur.

46-cı qvardiya gecə bombardmançı aviasiya alayının (325-ci gecə bombardmançı aviasiya diviziyası, 4-cü hava ordusu, 2-ci Belorusiya Cəbhəsi) eskadron komandiri, qvardiya kapitanı Sanfirova Olqa düşmənin canlı qüvvəsini və istehkamlarını məhv etmək üçün 630 gecə uçuşu etmişdir. Şimali Qafqazın, Novorossiysk-Taman, Kerç-Eltigen, Krım, Belarusda hücum əməliyyatlarının müdafiəsində və torpaqların azad edilməsində iştirak etmişdir. Müharibə boyunca, 875 uçuş saatı ilə 630 gecə döyüş tapşırığını yerinə yetirərək 77 ton bombanı düşmən tərəfindən idarə olunan əraziyə atmışdır. Cəsur pilot 13 dekabr 1944-cü ildə döyüş tapşırığından qayıdarkən qəhrəmanlıqla həlak olur. Təyyarəsi Polşada, Naselska ərazisində uçuşlar zamanı yandırılır. Bir paraşütlə tullanan Olqa və Rufina Qaşeva (şturman) neytral zonaya düşürlər. Olqa Sanfirova piyada əlihinə minaya düşərək həlak olur. Rufinanı isə əsgərlər xilas edir. Belarusun Qrodno şəhərində qardaşlıq məzarlığında dəfn edilmişdir.

SSRİ Ali Sovetinin Rəyasət Heyətinin 23 fevral 1945-ci il tarixli fərmanı ilə "Alman işğalçılarına qarşı mübarizə cəbhəsində komandanlığın döyüş tapşırıqlarını və eyni zamanda göstərilən cəsarət və qəhrəmanlığı nümunəvi yerinə yetirdiyinə görə" , "Kapitan Olga Alexandrovna Sanfirova ölümündən sonra Sovet İttifaqı Qəhrəmanı adına layiq görülür.

Lenin ordeni, Qırmızı Bayraq ordeni, Aleksandr Nevski, 1-ci dərəcəli Vətən Müharibəsi, habelə "Qafqazın Müdafiəsi Uğrunda" medalı ilə təltif edilmişdir.