İlk, orta ve lise eğitimini Nazilli’de tamamladı. 1988’de Selçuk Üniversitesi Makine Resim Konstrüksiyon Bölümünden mezun oldu.
Üniversite öğreniminden sonra Jantsa’nın Atça’daki fabrikasında çalıştı. Jantsa’nın Ceo’su Ercan Çerçioğlu ile hayatını birleştiren Özlem Çerçioğlu daha sonra eşiyle birlikte yaşamını yurt dışında sürdürdü. New York’ta bir özel firmada Müşteri İlişkileri Müdürü olarak çalıştı. Çeşitli Türk derneklerinde yer aldı.
Eğitime destek, uyuşturucuyla mücadele, sokak çocuklarını kazanma, Atatürkçü düşüncelere sahip çıkma, nüfus planlaması ile ilgili çeşitli toplumsal içerikli projelerde görev alan Çerçioğlu, 3 Kasım 2002 genel seçimlerinde Cumhuriyet Halk Partisi 22. dönem Aydın Milletvekili olarak parlamentoya seçildi. Aynı zamanda parlamentoda İnsan Haklarını İnceleme Komisyonunda görev aldı.
22 Temmuz 2007 tarihinde yapılan 2007 Türkiye genel seçimlerinde 23. dönem CHP Aydın Milletvekili olarak yeniden seçildi. TBMM Sanayi Ticaret Enerji Tabii Kaynaklar Bilgi ve Teknoloji Komisyonu üyesi olarak görev yaptı. 2009 Türkiye yerel seçimlerinde Aydın belediye başkanı seçildi ve belediye başkanlığı yapmak üzere milletvekilliğinden istifa etti.
Yerel Seçimler’i 649 oy farkla kazanmasının ardından CHP’nin ve Aydın’ın ilk kadın belediye başkanı olarak 30 Mart 2009’da belediye başkanlığı görevine başladı. Belediye Başkanlığı döneminde “Topuklu Efe” lakabı ile anılmaya başladı.
2013 yılının en başarılı il belediye başkanı, 2014 yılının en başarılı 1. büyükşehir belediye başkanı olarak seçildi.
Aydın il belediyesinin 6360 sayılı, 12 Kasım 2012 tarihli kanunla büyükşehir belediyesine dönüşmesinden sonra gerçekleşen ilk yerel seçim olan 2014 Türkiye yerel seçimlerinde CHP’den Aydın Büyükşehir Belediye Başkan adayı oldu. Seçimlerin sonucunda da Aydın’ın ilk büyükşehir belediye başkanı olarak yeniden göreve geldi. 2019 Türkiye yerel seçimlerinde Millet İttifakı’nın adayı olarak CHP’den tekrar Aydın Büyükşehir Belediye Başkan adayı oldu ve seçimleri kazandı.
Sultanhisarlı ve Jantsa A.Ş.’nin kurucusu sanayici Şefik Çerçioğlu’nun gelini olan Özlem Çerçioğlu, sanayici Ercan Çerçioğlu ile evli ve 2 çocuk annesidir, İngilizce bilmektedir.
