Родилась в Ленинграде в 1958 году.
Мать – экономист, кандидат экономических наук; отец – известный ученый-судомеханик, создатель советских судовых газо-турбинных установок, умер в 2007 году, до последних дней жизни работал в Санкт-Петербургском НИИ морского флота.
Оксана Дмитриева окончила отделение экономической кибернетики Ленинградского финансово-экономического института им. Н. А. Вознесенского (ЛФЭИ, 1980). По образованию экономист-математик. Доктор экономических наук (1992). Является автором четырех монографий и более семидесяти научных работ, в том числе книг: «Региональная экономическая диагностика» (1992) «Regional economics: USSR and after» (1996).
После окончания института работала в Проблемной лаборатории региональных экономических исследований. В 1991 году организовала и возглавила Проблемную лабораторию региональной диагностики, в которой работала до 1993 года, сейчас является ее научным руководителем.
В 1985 году успешно защитила кандидатскую диссертацию, а в 1992 году – докторскую на тему: «Региональная экономическая диагностика». Политическая деятельность Оксаны Дмитриевой начиналась в 1993 году, когда она по спискам партии «Яблоко» была избрана депутатом Государственной Думы первого созыва, работала в комитете по бюджету, налогам, банкам и финансам.
Оксана Дмитриева разработала процедуру рассмотрения бюджета в Государственной Думе и провела соответствующие законы. Впервые в истории вето президента Ельцина было преодолено Думой по закону, автором которого являлась Оксана Дмитриева «О порядке рассмотрения и утверждения закона о федеральном бюджете на 1995 год». Этим законом был обеспечен парламентский контроль над бюджетом.
В декабре 1995 года Оксана Дмитриева вновь была избрана депутатом Государственной Думы от партии «Яблоко». С января 1996 года – председатель подкомитета по бюджету, внебюджетным фондам и взаимоотношениям с бюджетом Российской Федерации Комитета по бюджету, налогам, банкам и финансам. За время работы депутатом Государственной Думы второго созыва подготовила проект Бюджетного кодекса, а также законы о федеральных бюджетах 1997, 1998 годов.
В 1998 году по указу Президента Российской Федерации Оксана Дмитриева назначается на пост министра труда и социального развития РФ, занимает эту должность с мая по сентябрь 1998 года. После отставки Правительства Оксана Дмитриева – профессор Санкт-Петербургского государственного университета экономики и финансов.
В декабре 1999 года Оксана Дмитриева избрана депутатом Государственной Думы по 213 одномандатному округу в Санкт-Петербурге.
С ноября 1998 года – Председатель регионального отделения Общественно-политического движения «Развитие предпринимательства» в г. Санкт-Петербург.
Работая в Государственной Думе третьего созыва, внесла на рассмотрение в Государственную Думу пакет законопроектов, предусматривающих улучшение социального положения наименее обеспеченных слоев общества. В 2000 году добилась принятия закона о предоставлении статуса участника ВОВ лицам, награжденным медалью “За оборону Ленинграда”. При рассмотрении закона «О трудовых пенсиях» отстояла право работающих пенсионеров получать пенсии в полном объеме. Внесла ряд законопроектов, предусматривающих улучшение бюджетного и налогового законодательств.
За четыре года работы в третьем созыве Государственной Думы Оксане Дмитриевой удалось дополнительно добиться для Санкт-Петербурга 20 млрд. рублей. Были приняты такие ее поправки в бюджет 2001 года, как поправка о возврате регионам налога с физических лиц (Санкт-Петербург получил дополнительно около 2 млрд. рублей), увеличены инвестиции на строительство метрополитена в Санкт-Петербурге на 550 млн. рублей.
Оксана Дмитриева – один из лучших специалистов в стране по бюджетным, экономическим, социальным вопросам. Автор четырех монографий, и более ста научных работ. Разработала и представила на рассмотрение Государственной Думы более 200 законопроектов, направленных на повышение пенсий, поддержку малого бизнеса, развитие науки и инновационной деятельности, а также Бюджетный кодекс Российской Федерации.
В 2006 году Оксаной Дмитриевой был разработан пакет законопроектов, направленных на стимулирование инновационной деятельности. 13 законопроектов содержали меры, направленные на снижение налоговой составляющей в цене научного и инновационного продукта, что позволило бы расширить возможности проведения научных исследований и создания инновационного продукта. Однако, все законопроекты были отклонены Государственной Думой. Некоторые из этих законопроектов позднее были изменены и после поправок, существенно ухудшающих и исключающих наиболее значимые позиции, были внесены от Правительства РФ. Таким образом, не предприняты меры, достаточные для значительного инновационного сдвига в России.
В 2007 году Оксаной Дмитриевой были разработаны 6 законопроектов, направленных на корректировку пенсионного законодательства и позволяющих качественно изменить уровень жизни нынешних пенсионеров. В частности, предлагалось индексировать пенсию в соответствии с ростом заработной платы, повысить коэффициент отношения индивидуальной заработной платы к средней по стране, восстановить т.н. «нестраховые периоды», предоставить право получения второй пенсии труженикам тыла, узникам фашистских концлагерей, а также участникам войны, не имеющим инвалидности. Эти законопроекты были отклонены Государственной Думой, в результате чего до сих пор сохраняется вопиющая несправедливость в сфере пенсионного обеспечения граждан.
В области доступного жилья и улучшения жилищных условий Оксаной Дмитриевой и депутатом Государственной Думы Иваном Грачевым разработан законопроект «О строительных сберегательных кассах». Борьба за законопроект продолжалась в течение нескольких лет, но даже после получения положительного заключения Правительства Государственная Дума проголосовала против него, в результате лишив 30 миллионов граждан возможности улучшить свои жилищные условия.
Оксана Дмитриева является основным идеологом и автором альтернативной антикризисной программы, проектов альтернативных бюджетов с 2009 по 2016 годы. Альтернативные бюджеты, составленные под руководством О. Г. Дмитриевой, оказались гораздо более точными и профессиональными, чем Правительственные. Дмитриева – автор альтернативной пенсионной реформы и противник перехода к накопительной пенсионной системе, приводящей к обесценению накоплений граждан.
В июле 2016 года Оксана Дмитриева возглавила списки ПАРТИИ РОСТА на выборах Государственной Думы (2-е место в федеральном списке после Бориса Титова) и Законодательного Собрания Санкт-Петербурга (1-е место в списке). Она также баллотировалась в 217-м Юго-Восточном одномандатном округе Санкт-Петербурга. Выборы состоялись 18 сентября 2016 года.
Во время предвыборной кампании против Оксаны Дмитриевой применялись «черные технологии» (в частности, были выдвинуты кандидаты-двойники). Наружная реклама с изображением Оксаны Дмитриевой срывалась или повреждалась, издавались анонимные газеты, направленные против нее. Во время самого голосования на участках были отмечены массовые нарушения, подсчет голосов также велся с нарушениями, что отмечали представители Центризбиркома. Благодаря этому победа в округе досталась кандидату от «Единой России».
На проходивших одновременно с думскими выборах в Законодательное собрание Петербурга список ПАРТИИ РОСТА, который возглавляла Оксана Дмитриева, получил 10,7% голосов избирателей. По результатам выборов Оксана Дмитриева была избрана депутатом Законодательного собрания Санкт-Петербурга шестого созыва и возглавила депутатскую фракцию ПАРТИИ РОСТА.
На сентябрьских выборах 2021 года Оксана Дмитриева была избрана депутатом Государственной Думы РФ VIII созыва.
Замужем. Муж – Грачев Иван Дмитриевич. Сын – Дмитрий.
