Ольга Михайловна осознала себя как психолога достаточно рано. В значительней степени на этот выбор повлияла профессиональная деятельность родителей. Еще в школе вместе с отцом Ольга ездила на конференции по психологии, где она проникалась атмосферой научного исследования. Начало ее целенаправленного научного образования связано с поступление на факультет психологии Московского государственного университета. Там Ольга Михайловна прослушала курсы блестящих отечественных психологов – А.В.Запорожца, А.Н.Леонтьева, А.Р.Лурии, П.Я.Гальперина, Д.Б.Эльконина и других. Научный уровень преподавания в университете в то время был чрезвычайно высок.
Профессиональные интересы Ольги Михайловны именно в это время стали связываться с детской психологией. Познакомившись с трудами Л.А.Венгера, она стала выполнять под его руководством первые исследовательские работы. Проблема, которая заинтересовала ее была связана с анализом развитием образных форм познания детей дошкольного возраста и, в частности, схематизированных представлений. Эта проблематика легла в основу ее кандидатской диссертации. В ходе исследований Ольге Михайловне удалось показать, что дети дошкольного возраста способны отражать реальность в схематизированных образах (в которых действительность представлена в наиболее существенных фрагментах, важных для решения определенного класса задач, а не во всем своем многообразии). В этих работах были заложены будущие основные направления будущих исследований лаборатории способностей и творчества НИИ Дошкольного воспитания АПН СССР. В частности, понятие схематизированного образа оказалось переходной ступенью к построению теории развития познавательных способностей, понимаемых как форм наглядного моделирования в дошкольном возрасте. Одна из ключевых задач заключалась в поиске средств и условий формирования схематизированных образов.
В соответствии с теорией Л.С.Выготского, психическое развитие ребенка связано с освоением системы средств, выработанных культурой. Ольга Михайловна понимала, что в качестве таких средств должны выступать реальные внешние объекты, отражающие особенности той или иной конкретной ситуации. Л.А.Венгер выдвинул теорию, в которой раскрыл сущность наглядного моделирования применительно к решению различного типа познавательных задач. При этом сами наглядные модели выступали как особые формы обобщения реальности, что позволяло разработать программу их направленного формирования. Ольга Михайловна активно включилась в научно-исследовательскую деятельность по изучению возможностей построения такой программы. При этом ей стало ясно, что теория познавательного развития Л.А.Венгера будет неполной, если в нее не включить процессы творчества. Серьезный вклад, сделанный Ольгой Михайловной в этом направлении, состоял в том, что ей удалось рассмотреть наглядную модель как способ построения образа, обеспечивающего творческую деятельность дошкольника.
Ее исследования касались процессов развития воображения. Если Л.А.Венгер шел по пути сворачивания многообразия реальности в схематизированном образе и модельном представлении, то Ольга Михайловна пошла обратным путем – от схематизированного образа к насыщенному образу воображения. Одним из ставших уже классическим примером такого подхода является сисема занятий, предложенных Ольгой Михайловной, для развития детского воображения. Так, в частности, дошкольникам показывается схематическое изображение (например, человека) и каждого ребенка спрашивают о деталях изображения (Кто это? Что на нем надето? Что вокруг? Куда он идет? и т.д.). Тем самым за счет опоры на схематизированное представление у ребенка строится сложный творческий образ ситуации. Ольга Михайловна раскрыла механизм создания и развития образа воображения. Ею было показано, что наибольших творческих результатов достигают дети, которые способны выполнять так называемое «действие включения». Суть этого действия была определена как возможность построения сложного образа от исходной опоры, которая выполняет в созданном ребенком образе очень незначительную роль исходного толчка. Этот же принцип был перенесен и для изучения становления вербального воображения детей.
Исследования О.М.Дьяченко и сотрудников лаборатории под руководством Л.А.Венгера позволили создать целостную программу, обеспечивающую полноценное познавательное развитие дошкольников. Впервые в мировой практике была создана технология, использовавшая конкретные механизмы формирования различных аспектов познавательных способностей ребенка. Программа «Развитие» оказалась чрезвычайно эффективной: по ней продолжают работать более 3000 дошкольных образовательных учреждений. Коллектив авторов программы в 1997 году был награжден премией Правительства РФ.
Помимо программы «Развития» в лаборатории еще при жизни Леонида Абрамовича впервые в стране стали направленно осуществлять поддержку одаренных дошкольников. Это выразилось в создании специальной программы «Одаренный ребенок», которая была адресована группе одаренных старших дошкольников. Параллельно с разработкой программ Ольга Михайловна участвовала в создании методов диагностики психического развития детей дошкольного возраста, которые, в том числе, позволили выявлять одаренных дошкольников, начиная с пяти лет. Результаты проведенных исследований по наблюдению за обучением одаренных детей показали эффективность и целесообразность образовательной работы в групповой форме с одаренными дошкольниками.
Опыт работы с одаренными детьми позволил поставить проблему индивидуальных особенностей познавательного развития дошкольников, которая была успешно решена в серии исследований, выполненных под руководством Ольги Михайловны. Было показано, что уже в дошкольном возрасте у детей складываются предпочтения к решению определенных типов познавательных задач.
Важным вопросом, решению которого была посвящена научного работа Ольги Михайловны в последние годы жизни, был характер типов регуляции в познвательной деятельности дошкольников. В проведенных совместно с Н.Е.Вераксой исследованиях удалось установить существование различных форм регуляции познавательной деятельности.
О.М.Дьяченко одна из первых в нашей стране осознала необходимость практической подготовки психологов для работы в детском саду и разработала совместно с сотрудниками лаборатории соответствующую программу.
Ольга Михайловна была членом различных научных объединений, активно участвовала в организации и проведении научных конференций по детской психологии как в нашей стране, так и за рубежом. Ее идеи в настоящее время активно осваиваются иностранными коллегами.