Criada numa família burguesa em Munique, Olga Benario (Camila Morgado) começa a se envolver no movimento comunista na década de 20. Eram tempos difíceis, em que a jovem via o pai, um advogado, socorrer os pobres que pediam ajuda dentro de sua casa. Por não tolerar mais o que estava acontecendo com a população alemã, ela se alista no exército comunista de seu país e, contra a vontade dos pais, abandona o conforto de casa para morar na Rússia. A mais nova integrante do partido comunista soviético tinha como ideal de vida tornar o mundo um lugar melhor para se viver.

Isolada da família e depois de passar por treinamento, em 1928, ela é designada para cuidar da segurança pessoal do capitão brasileiro Luís Carlos Prestes (Caco Ciocler), que vive exilado na Europa depois de liderar a Coluna Prestes. A militante o acompanharia ao Brasil numa viagem de navio em que fingiriam ser um casal em lua-de-mel. Da missão, no entanto, nasce uma paixão. Ela era uma mulher forte e decidida. Ele, um homem tímido e reservado que se apaixonava pela primeira vez aos 37 anos. Após uma insurreição mal-sucedida, os comunistas sofrem perseguições no Rio de Janeiro, e o casal acaba preso pelo torturador Filinto Müller em 1936 (foi a última vez em que se viram). É quando Olga descobre que está grávida, fato que não impede que o então presidente, Getúlio Vargas (Osmar Prado), ordene que a judia seja deportada para a Alemanha nazista e entregue à Gestapo, aos sete meses de gestação. Apesar dos esforços de Dona Leocádia, mãe de Prestes, o filho não foi libertado e o destino de Olga foi um campo de trabalho forçado. Ela ficou com a filha Anita até que o bebê completasse 14 meses. Em 1942, foi vítima de uma câmara de gás em Bernburg.

Baseado no livro homônimo de Fernando Morais, o longa é a primeira investida do diretor Jayme Monjardim - conhecido por trabalhos na tevê, como O Clone e A Casa das Sete Mulheres - no cinema. Com orçamento de R$ 8,5 milhões, Olga foi totalmente realizado no Rio de Janeiro. Uma antiga fábrica têxtil no bairro de Bangu serviu como locação para o campo de concentração na Alemanha, em que a equipe de produção fez nevar com isopor e espuma. Fernanda Montenegro, Eliane Giardini, Murilo Rosa, Floriano Peixoto, entre outros, estão no elenco.