Alyona Osmanova naît en Ukraine le 31 mars 1988. En 2006, alors qu'elle a 18 ans, Alyona Osmanova signe avec Supreme Management et figure dans un éditorial du V Magazine mettant en scène les nouvelles venues de l'agence.

Alyona Osmanova fait ses débuts lors des défilés de printemps New-Yorkais avec Marc Jacobs, Peter Som et Vera Wang. A Milan et à Paris, Alyona Osmanova défilé entre autres pour Prada, Miu Miu, Chanel, Sportmax, John Galliano et Givenchy.

Les photos d'Alyona Osmanova sont publiées dans Teen Vogue, Dazed & Confused, Harper's Bazaar... en 2007, Terry Tsiolis photographie Alyona Osmanova pour V en train d'embrasser Rachel Alexander.

En 2008, Alyona Osmanova devient la représentante de Bottega Veneta, elle remplace Inguna Butane qui tenait le rôle depuis 3 saisons. Ces derniers mois, Alyona Osmanova est apparue dans Numéro, Flair, Russh et à défilé pour Proenza Schouler, Marc Jacobs, Prada, Jil Sander, Dries van Noten et Viktor & Rolf.