Наивысшим спортивным достижением 20-летней спортсменки явилась золотая медаль XXVIII Олимпийских игр в Афинах 2004 года.
Воспитанница Пензенской областной специализированной детско-юношеской школы Олимпийского резерва по гимнастике Олеся Белугина первого крупного успеха добилась в 1999 году на чемпионате России по художественной гимнастике, где стала бронзовым призёром в упражнении с булавами и в групповых упражнениях.
В составе сборной России Олеся завоевала золотые медали первенств Европы 2001 и 2003 года в групповых упражнениях, а в 2002 и 2003 годах к ним прибавилось и золото мировых чемпионатов, а так же победы на многочисленных турнирах серии «Гран-при».
За спортивные достижения Олеся Белугина удостоена почётного звания «Заслуженный мастер спорта РФ».
Студентка факультета физвоспитания Пензенского государственного педагогического университета имени В.Г. Белинского в настоящее время живёт в городе Новогорске Московской области.
Наивысшим спортивным достижением 20-летней спортсменки явилась золотая медаль XXVIII Олимпийских игр в Афинах 2004 года.