S-a născut în anul 1962 în București. Și-a dorit să ajungă o mare actriță. A studiat la Institutul de Artă Teatrală și Cinematografică, actualul UNATC și a terminat studiile în 1984. 

A fost actriță la Teatrul din Piatra Neamț, dar și la Teatrul Bulandra din 1987 până în 1999 și a participat la numeroase turnee din America de Nord, America de Sud, Japonia și Europa.

Din anul 1999 a ales să fie liber profesionist. Este recunoscută pentru rolurile Mașei din Trei surori a lui Cehov, al lui Lucius din "Iulius Cezar" de W. Shakespeare, pentru care i-a fost acordat Premiul Criticii Internaționale pentru „Cea mai bună actriță”. Alte roluri importante: Julieta din Mefisto a lui Klaus Mann, Catarina din producția lui Mihai Măniuțiu, Îmblânzirea Scorpiei după Shakespeare și Drussila din Caligula a lui Albert Camus, Timpul din Poveste de iarnă a lui Shakespeare, în regia lui Aleaxandru Darie.

Oana Pellea, fiica celebrului actor Amza Pellea și a iubitei sale soții,  Domnica Mihaela Policrat, are o carieră impresionantă cu peste 50 de roluri importante în teatru și 20 în film.

Majestatea Sa Regele Mihai I al României i-a acordat decorația Crucea Casei Regale a României, iar Academia Română, premiul Aristizza Romanescu pentru cariera teatrală și cinematografică la 16 decembrie 2010.

Oana Pellea a primit de două ori titlul de cea mai bună actriță de teatru din România. 

Actrița a primit numeroase premii internaționale pentru rolul principal din Stare de fapt, regia Stere Gulea, inclusiv premiile pentru Cea mai bună Actriță la Festivalul de Film de la Geneva, premiul Orașului Geneva, la Festivalul Filmului Politic de la San Marino și la Festivalul Internațional de Film "Vulturul de Aur" din Batumi, Georgia. 

În iunie 2009 a apărut prima carte semnată Oana Pellea la editura Humanitas: "Jurnal 2003-2009". 

"Jurnal 2003-2009" devine Cartea cea mai bine vândută a Editurii Humanitas cu peste 15.000 de exemplare cumpărate în mai puțin de trei luni (august 2009), iar în octombie (același an) "Jurnalul" ajunge la un tiraj record de 32.000 de exemplare.