Оксана Пахльовська народилася 18 вересня 1956 року в Києві в родині, де література була частиною щоденного життя: її мати — відома поетеса Ліна Костенко, а батько — польський прозаїк Єжи Ян Пахльовський; дід Василь Григорович Костенко був репресований радянською владою.

У 1970‑х роках, коли Пахльовська прагнула вступити до Київського університету, їй чітко повідомили, що «в Київський університет може не потикатись», оскільки її сім’я вже перебувала в опалі радянської системи, що створило додаткові перешкоди та тиск з боку місцевих органів.

Через ці обмеження вона змушена була отримати вищу освіту в Московському державному університеті, обравши спеціальність «італійська мова і література». У МДУ, яка в той час була однією з найсильніших шкіл романістики та італістики в СРСР, Пахльовська отримала доступ до широкої європейської культурної бази та знайомства з представниками різних національних інтелігенцій, які критично ставилися до тоталітаризму.

Після завершення навчання у 1980 році вона повернулася до Києва, вступила до аспірантури Інституту літератури імені Тараса Шевченка та успішно захистила кандидатську дисертацію. У 2000 році захистила докторську дисертацію, присвячену концептуалізації української літератури як невід’ємної частини європейської цивілізації.

Багато років Пахльовська працювала в Італії, де була професором Римського університету «Ла Сапієнца», завідувала кафедрою українознавства у Департаменті європейських та інтеркультурних студій (секція славістики) і викладала курси україністики та славістики. Вона також активно перекладає з італійської, іспанської та старопровансальської мов.

Серед її наукових та публіцистичних праць — поетична збірка «Долина храмів» (1988), монографія «Українсько‑італійські літературні зв’язки XV–XX ст.» (1990), «Civiltà letteraria ucraina» (Рим, 1998) та збірка «Ave, Europa!», за яку у 2010 році отримала Національну премію України імені Тараса Шевченка. Вона також є автором багатьох статей, присвячених українській ідентичності та цивілізаційному вибору України.

З початком повномасштабної війни Росії проти України Оксана Пахльовська переїхала до Києва, де живе разом із мамою Ліною Костенко, і продовжує віддалено виконувати свої обов’язки в університеті «Ла Сапієнца», зберігаючи наукові зв’язки з Інститутом літератури імені Шевченка НАН України.

Її діяльність сприяє популяризації української культури та літератури за межами України, зокрема в Італії та інших європейських країнах, і підкреслює важливість українсько‑європейських культурних зв’язків у контексті європейської інтеграції України.