Ольга Остроумова и Валентин Гафт познакомились на съёмках фильма Эльдара Рязанова «Гараж» в 1979 году. Молодая актриса испытывала перед признанным артистом сильное волнение и почти не решалась с ним разговаривать. Гафт, по его собственному признанию, сразу обратил внимание на Остроумову, но не проявлял чувств, поскольку она была замужем, сообщает «Аргументы и факты».
В тот период Остроумова состояла во втором браке с театральным режиссёром Михаилом Левитиным. У супругов родились дочь Ольга и сын Михаил, однако в 1993 году они развелись из-за неверности режиссёра. Первым мужем актрисы был её сокурсник по ГИТИСу Борис Аннабердыев, впоследствии работавший режиссёром-кинодокументалистом.
Гафт также был официально женат — на артистке балета Инне Елисеевой. Его отношения с Остроумовой начались спустя много лет после знакомства на съёмочной площадке. Актриса позднее говорила, что не влюбилась в него с первого взгляда, но всегда была поражена его личностью.
Важным для пары стал 1996 год, когда Гафт перенёс серьёзную операцию. Актёр решил больше не откладывать свадьбу, и сотрудник ЗАГСа зарегистрировал брак прямо в больничной палате. «Жених был в пижаме, а невеста вместо платья в белом халате», — вспоминала Остроумова. Для обоих этот союз стал третьим.
Супруги прожили вместе почти 25 лет. Остроумова поддерживала Гафта, помогала ему справляться с трудностями и занималась семейными делами, шутливо говоря: «Гафт — артист, а я — всё остальное». По словам актрисы, её мать очень любила зятя, а сам Гафт отвечал ей взаимностью.
В последние годы Остроумова заботилась о тяжело больном муже. В 2011 году он перенёс инфаркт, спустя 4 года ему сделали операцию на сердце, затем прогрессировала болезнь Паркинсона, а в 2019 году артист пережил инсульт. Валентин Гафт умер 12 декабря 2020 года в возрасте 85 лет, после чего Остроумова сказала, что была счастлива прожить с ним много лет и старалась быть его защитницей, товарищем и другом.