С 1989 по 2008 гг. опубликовала в соавторстве больше 90 статей на богословские темы. Автор статей в научных журналах «Вопросы истории», «Исторический архив», «Российская история», «Труды института российской истории РАН», «Исторический вестник», «Православный Палестинский сборник», «Государство, религия, церковь в России и за рубежом», «Россия и мусульманский мир», «Тетради по консерватизму», в журналах «Журнал Московской Патриархии», «Наука и религия», «Альфа и омега», «Наш современник», «Санкт-Петербургская панорама», «Мир национальностей», «Свет евангелия», «Церковно-исторический вестник», «Соборность», «Приход, православный экономический вестник», газетах «Ленинградский рабочий», «Литературная Россия», «Независимая газета», интернет-издании «Православие.ru». Составитель сборника «Русская православная церковь в годы Великой Отечественной войны» (2009 г.), автор восьми монографий, в том числе «Скрытая правда войны: 1941 год. Неизвестные документы» (1992 г.), «Красные конкистадоры» (1994 г.), «Русская православная церковь в политике советского государства 1943–1948 гг.» (1999 г.), «Русская православная церковь и Второй Ватиканский Собор» (2004 г.); статей «Колокольный стон индустриализации» (1990 г.), «Бриллианты для диктатуры пролетариата» (1992 г.), «Ватикан в горниле войны» (1995 г.), «Сталин и Ватикан» (1995 г.); учебника «История религий в России» (2004 г.), книг «Церковь и война» (2005 г.), «Духовенство на войне» (2005 г.), «Государственно-церковные отношения хрущёвского периода» (2005 г.), «Власть и Русская православная церковь (1945–1991)» (2005 г.), «Церковь и власть в XX веке» (2007 г.), «Сокрушение совести. Из истории церковно-государственных отношений в 1917 г.» (2007 г.) и других работ. Входит в состав редакционных коллегий журналов «Вестник церковной истории», «Государство, религия, церковь в России и за рубежом» и «Историко-религиоведческие исследования», а также является членом Международной ассоциации по истории религий. Председатель диссертационного совета по философской антропологии, философии культуры, философии религии и религиоведению на базе Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации. В 2016–2017 гг. – заместитель председателя объединённого диссертационного совета по теологии на базе общецерковной аспирантуры и докторантуры имени святых равноапостольных Кирилла и Мефодия, Православного Свято-Тихоновского гуманитарного университета, Московского государственного университет имени М.В. Ломоносова и Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации. Отец – Юрий Васильев, учёный-математик. О.Ю. Васильева отмечала: «Мой отец всю жизнь занимался математикой, он привил нам – мне и моей сестре – любовь к истории, к литературе. Поэтому заниматься историей для меня было вполне естественным делом». Сестра – Ирина Юрьевна Васильева, руководитель международных проектов издательства «Просвещение».