Ольга Сергеевна Ильинская — дворянка; возлюбленная Обломова, затем жена Штольца. По замыслу Гончарова, идеальная героиня, которая гармонично совмещает в себе «ум» и «сердце». Обломова она любит за чистую, благородную душу, в Штольце ценит прежде всего его решительность, трудолюбие. Ольга — сирота, до замужества живет на попечении у тетки. Признаваясь Штольцу, что доверяет ему «безгранично, как матери», отмечает высокую роль, которую он играет в ее жизни.

С образом Ольги связана проблема права женщины на вторую любовь. Расставшись с Обломовым, Ольга верит, что больше любить не будет, потому что это было бы безнравственно: «Любят только однажды». Однако Штольц уверяет ее, что любовь к Обломову была ошибкой, приготовлением к настоящей любви, то есть к союзу с ним, Штольцем. Не все критики соглашаются с позицией героя, утверждая, что Ольга была предназначена именно Обломову. На это указывает ее фамилия — Ильинская, которая дублирует имя и отчество Обломова (Илья Ильич). Еще один вопрос, интересовавший Гончарова в связи с Ольгой, касался степени свободы, которая должна предоставляться женщине в обществе.

Штольц мечтает, чтобы Ольга стала «матерью-создательницей», «участницей нравственной и общественной жизни целого счастливого поколения», то есть воспитала достойных граждан. Эту миссию, налагаемую на женщину, возможно нести только в том случае, если женщина получает хорошее образование. Поэтому Штольц постоянно обучает Ольгу наукам, и в этом обучении они все больше укрепляются в любви друг к другу. Важно, что Ольга не хочет быть «синим чулком», она не требует политических прав, которые уравняли бы ее с мужчиной.

В отношениях со Штольцем Ольга покорна, но эта покорность — лишь проявление ее женственности и любви к мужу. В то же время героиня далеко ушла от безвольных жертв патриархата — от женщин, которые полностью находятся под властью мужчины. Ольга «гордая» и «самолюбивая», она вступает со Штольцем в жаркие споры и постоянно удивляет его своим умом и самобытностью.