Ее самой заметной претензией на известность было обращение в христианство и визит в Константинополь в 957 году. Ольга стала первой из киевской королевской семьи, принявшей православие, хотя дата ее принятия не совсем достоверна. Согласно русским источникам, она была крещена в Константинополе в 957 году на церемонии, на которой присутствовали византийский император и константинопольский патриарх. Однако документы в Константинополе указывают на то, что она была христианкой до своего визита в 957 году. Представляется вероятным, что она была крещена в Киеве около 955 года и после второго крещения в Константинополе приняла христианское имя Елена. Ольга, конечно, была не первой крещеной русью (при дворе Игоря были христиане, которые принесли присягу в церкви Святого Ильи в Киеве по русско-византийскому договору 945 года), но она была самой важной на момент своего крещения.
В середине лета 957 года, когда Ольга уехала из Киева в Константинополь, она взяла с собой свиту из более чем 100 человек, включая дворян, дам, служанок, 43 купца и своего священника Григория. Они прибыли в конце лета, но им пришлось ждать несколько дней во дворце за пределами Константинополя. Хроники сообщают, что Ольга была красива и носила свои лучшие украшения и одежду. 9 сентября 957 года она и ее свита были торжественно приняты императором Константином VII Багрянородным в одном из его дворцов, который был украшен шелковыми занавесями, мраморными колоннами, скульптурными фонтанами и позолоченными куполами. Двое придворных вывели Ольгу вперед, когда было объявлено ее имя. Она преподнесла императору подарки в виде соболей, горностаев и рабынь-деревлян. Без единого слова ее отпустили и вывели из зала, в то время как воздух наполнила органная музыка.
Ольгу и ее фрейлин провели через лабиринт дворов и коридоров к павильону. После безумного долгого ожидания их вызвали на вторую аудиенцию к императрице Елене Лекапене. Затем Ольге пришлось подождать, пока императрице представят нескольких византийских женщин, прежде чем ее и затем ее фрейлин сопроводили к трону. Позже императорская чета устроила третий прием в более неформальной обстановке. После того, как Ольгу усадили, ей была предоставлена длительная аудиенция, чтобы обсудить с ними свои дела через переводчиков. В тот же вечер Ольга и ее фрейлины посетили элегантный банкет, устроенный императорской семьей, в то время как второй банкет одновременно проводился в соседнем зале для дворян мужского пола и купцов из ее окружения. Гости сидели не за одним столом с хозяевами, а поодаль, на более низком уровне. После ужина Ольгу пригласили присоединиться к императорской чете в другой комнате на десерт, и она была неофициально посажена рядом с императором и императрицей.
Ольга оставалась в Константинополе более месяца. Дважды во время ее визита ей и членам ее свиты были преподнесены денежные подарки. Константин также подарил Ольге золото, серебро, одежду и керамические сосуды. 18 октября императорская чета провела последнюю встречу с Ольгой перед ее отъездом. После этого императрица и принцессы королевской крови, включая Агату и Феодору, устроили банкет в честь Ольги, в то время как император председательствовал на отдельном банкете с мужчинами из ее свиты. Ольга покинула Константинополь со многими богатыми подарками. Хотя она, вероятно, была впечатлена великолепием императорского двора, она, по-видимому, не была унижена своим визитом. В следующем году Константин отправил ей послание, спрашивая, когда он получит подарки, которые она ему обещала. Ольга ответила, что он получит подарки после того, как приедет в Киев и будет стоять вокруг ее дворца до тех пор, пока она будет ждать в его.
