W 2002 r. wystartowała na zimowych igrzyskach olimpijskich w Salt Lake City. Zdobyła wtedy złoto w biegu łączonym 2 × 5 km oraz srebro w biegu na 10 km techniką klasyczną. Jako jedna z trzech zawodników została jednak zdyskwalifikowana za stosowanie dopingu po badaniu krwi na obecność darbepoetyny alfa. Rosyjski Komitet Olimpijski uznał tę decyzję za niesprawiedliwą i dyskryminującą rosyjskich biegaczy. W lutym 2004 r. Międzynarodowy Komitet Olimpijski odebrał Oldze Daniłowej medale zdobyte podczas igrzysk w Salt Lake City. Została także zdyskwalifikowana przez MKOl na dwa lata.
Daniłowa zdobyła także jedenaście medali na mistrzostwach świata w narciarstwie klasycznym. Zadebiutowała w 1993 r. podczas mistrzostw świata w Falun zajmując 8. miejsce w biegu na 15 km stylem klasycznym. Już na mistrzostwach świata w Thunder Bay zdobyła swoje pierwsze medale: złoty w sztafecie oraz brązowy w biegu pościgowym. Na mistrzostwach świata w Trondheim osiągnęła prawie identyczny wynik zdobywając wspólnie z Łazutiną, Gawriluk i Välbe złoto w sztafecie oraz brązowy medal w biegu na 5 km techniką klasyczną.