Gyarmati Olga 1924. október 5-én született Debrecenben. Művészi tornával kezdett, de 1941 és 1944 között már atletizált, a sportolással érettségi után rövid időre felhagyott. 1947-ben családjával Budapestre költöztek, ahol újra edzésbe állt, és a Vasas színeiben folytatta pályafutását. Kivételes sokoldalúsága révén futószámokban, gátfutásban, távol- és magasugrásban, valamint ötpróbában összesen 31 magyar bajnokságot nyert, 24-szer javított országos csúcsot, tehetségét olykor súlylökésben is megcsillogtatta.
Gyarmati Olga 1947-től 1956-ig szerepelt a magyar válogatottban. A távolugrás állt hozzá a legközelebb, amely az 1948-as londoni olimpián szerepelt először az olimpiai programban, és a számban ő nyerte az első aranyérmet 5,69 méteres eredménnyel. Sikerével a magyar női atlétika második olimpiai aranyérmét szerezte meg, a távolugrásban azóta még csak magyar érem sem született az olimpiákon.
Az „egyszemélyes válogatottként” is emlegetett szuperatlétanő az 1949-es budapesti Főiskolai Világbajnokságon is megnyerte a távolugrást, s hozzá még két ezüstöt gyűjtött 80 méter gáton és a 4 × 200 méteres váltóban. Két év elteltével a berlini Főiskolai Világbajnokságon 200 méteres síkfutásban győzött, emellett két ezüstöt (távolugrás és 4 × 100 méteres váltó) és két bronzot (80 m gát és 4 × 200 méter váltó) hozott haza. 1951-ben, a Csehszlovákia elleni válogatott viadalon öt számban egyedül képviselte a magyar színeket, ráadásként negyedmagával a váltóban is indult; a csapat 57 pontjából 23 az ő nevéhez fűződött.
Ő volt az első magyar gátfutónő, aki 12 másodpercen belül ért célba 80 méteres gátfutásban (1948), ő volt az első magyar futónő, aki 12 másodpercen belül futotta a 100 métert (1951), és ő az első magyar távolugrónő, aki túlugrotta a hat métert (1953).
Kivételes teljesítményét 1949-ben a Magyar Köztársasági Sportérdemérem arany fokozatával, 1951-ben a Magyar Népköztársasági Érdemrend V. fokozatával és a Magyar Népköztársaság Kiváló Sportolója címmel, 1954-ben a Magyar Népköztársaság Érdemes Sportolója címmel tüntették ki.
Minden jel arra mutatott, hogy négy évvel London után, Helsinkiben ismét az olimpiai dobogó legfelső fokára léphet, de be kellett érnie a csalódást jelentő tizedik hellyel. A fáma szerint ebben az is közrejátszott, hogy volt rajta néhány kiló felesleg, a rossz nyelvek szerint viszont figyelmét már nem csak az atlétika kötötte le: magánéleti-szerelmi bonyodalmai is közrejátszhattak a várt eredmények elmaradásában. 1956-ban is ott volt a magyar olimpiai küldöttségben, de már nem tartották éremesélyesnek, s tizenegyedik lett.
A melbourne-i olimpia után nem tért haza, hanem elfogadta a Sports Illustrated amerikai sportlap túrájára való meghívást. A kaliforniai körút után Londonban telepedett le, ahol az 1956-os forradalom bukása után ugyancsak az emigrációt választó Aczél Tamás író felesége lett. A hatvanas évek végén az Egyesült Államokba költöztek, férje 1994-es halála után visszavonultan élt a Massachusetts állambeli Greenfieldben, csak a közelben lakó fiával tartotta a kapcsolatot. 2011-ben Hámori Jenő olimpiai bajnok kardvívó felkereste a lakásában, ő találkozott vele utoljára egykori sporttársai közül.
Gyarmati Olga 2013. október 27-én hosszú, súlyos betegség után, 89 éves korában hunyt el, Magyarországra csak 2014 januárjában jutott el halálhíre. Hamvait az Amherst Egyetemen helyezték el, ahol a férje tanított.
