1986 İstanbul Bakırköy doğumlu olan oyuncu Özlem Yılmaz, eğitimini de Bakırköy'de tamamlamıştır. Aslen Rize'li bir ailenin kızı olan Özlem Yılmaz, çocukluğundan beri tiyatroya olan merakı nedeniyle liseden mezun olduktan sonra Müşfik Kenter'den oyunculuk dersleri almış, ardından da Müjdat Gezen Sanat Okulu'nda okumuştur.
Özlem Yılmaz'ın ilk ekran deneyimi 2006 yılında rol aldığı "Karagümrük Yanıyor" adlı dizi ile başladı. Bu dizide rol almasının ardından dikkat çekmeye başlayan Özlem Yılmaz, sonrasında ise ATV ekranında yayınlanmış olan "Unutulmaz" dizisinde oynadı ve hayran kitlesi zamanla büyümeye başladı.
Özlem Yılmaz Türk Televizyonlarında rol aldığı birçok dizinin ardından, ekranlarda en son "Kara Ekmek" dizisinde canlandırdığı Asiye karakteri ile dikkat çekti. Bu dizide Altan Erkekli, Başak Daşman, Engin Hepileri gibi isimlerle birlikte rol aldı ve başarılı bir oyunculuk performansı sergiledi.
Kara Ekmek dizisinden sonra rol aldığı ve yine ilgi gören yapımlardan biri olan "Kaçak" dizisinde rol alan Özlem Yılmaz bu dizide Nurgül karakterini canlandırdı ve Gürkan Uygun, Berk Hakman gibi oyuncularla çalıştı.
Özlem Yılmaz, TV dizilerinde sergilediği oyunculuk performansını beyaz perdeye de taşıdı ve 2012 yılında sinema severler ile buluşan "Karaoğlan" adlı filmde Çise Hatun karakterini canlandırdı.
Özlem Yılmaz yeni sezonda ATV ekranlarında başlayan ve Emrah 'ın baş rolünde olduğu Aşk ve Mavi adlı dizide rol alıyor.
