1957'de Erzincan'da doğan Aydoğan, İstanbul'daki Sainte-Pulchérie Fransız Lisesi'ni ve Saint Michel Fransız Lisesi'ni bitirmiştir. 1975'te Türkiye güzellik yarışmasında dereceye girdikten 1 yıl sonra Ses Dergisi'nin yarışmasında birinci olmuş ve sinema filmlerinde oynamaya başlamıştır.
Oya Aydoğan ilk olarak 1978 yapımı Kemal Sunal filmi Yüz Numaralı Adam ve kalabalık kadrolu Neşeli Günler ile dikkat çekti. 1982'de yine bir Kemal Sunal filmi olan Yedi Bela Hüsnü'de oynadı. Cüneyt Arkın, Kadir İnanır gibi oyuncuların yanı sıra İbrahim Tatlıses, Orhan Gencebay, Emrah, Ferdi Tayfur, Müslüm Gürses gibi arabesk sanatçılarının filmlerinde de sıkça yer aldı. O yıllarda birçok dergi için poz verdi.
Sinemadan kopmasa da 2000'li yıllarda daha çok dizilerde boy gösterdi. Bu yıllarda en çok, Bez Bebek dizisindeki Kulina rolüyle akıllarda kaldı. Söylemezsem Olmaz gibi televizyon programlarında sunuculuk yaptı. En son 8 Nisan 2016'da gösterime giren Türk Lokumu adlı filmde rol almıştı.
7 Mayıs 2016 gecesi yemek yerken boğazına takılan patatesi çıkartmaya çalışırken aort damarına zarar veren Oya Aydoğan hastaneye kaldırıldı ve 12 saatlik bir ameliyata alındı. Daha sonra yoğun bakıma alınan ve uyutulan Oya Aydoğan, beyninde oluşan ödemin bir türlü dağıtılamaması nedeniyle 1 hafta sonra 15 Mayıs 2016 sabahı hayatını kaybetti. Cenazesi 1 gün sonra Cemal Reşit Rey Kongre Salonu'ndaki tören ve Levent Camii'ndeki cenaze namazının ardından Ulus Mezarlığı'na defnedildi.
Oya Aydoğan ilk evliliğini 1978'de gelecekte Türkiye Futbol Federasyonu başkanlığı da yapacak işadamı Haluk Ulusoy ile yaptı ancak evlilikleri çok kısa sürdü. 1988'de Latif Demirbağ ile evlenmiş, ancak 1 yıl sonra boşanmıştır. Bu evlilikten 1989 doğumlu Gurur Aydoğdu adında bir oğlu olmuştur.