Nascida no interior de Minas Gerais, Larissa Oliveira apareceu para a natação nacional nas categorias de base defendendo o Botafogo e a seleção do Rio de Janeiro no Troféu Chico Piscina. Em 2009 mudou-se para a cidade de São Paulo onde defendeu primeiramente o Corinthians. Duas temporadas depois, em 2011, chegou ao Esporte Clube Pinheiros onde deslanchou e permanece até hoje.
Em 2012 ela chegou a seleção brasileira principal pela primeira vez tendo sido convocada para o Campeonato Mundial de piscina curta em Istambul. Porém, foi no ano seguinte onde firmou-se de vez como uma das principais nadadoras da seleção nacional, com destaque para os 100m livre e o revezamento 4x100m livre. Em 2014 estabeleceu seu primeiro recorde continental individual na distância em piscina curta durante o Troféu José Finkel.
Meses depois conquistou os melhores resultados de sua carreira profissional ao conquistar duas medalhas com os revezamentos mistos no Mundial de curta, sendo uma de ouro na vitória do 4x50m medley misto onde o time brasileiro ainda bateu o recorde sul-americano. No final daquela temporada ainda bateu o recorde sul-americano nos 100m livre em piscina longa durante o Torneio Open CBDA e no ano seguinte ganhou três medalhas nos Jogos Pan-Americanos com os revezamentos.
Em 2016 chegou aos Jogos Olímpicos do Rio-2016 como recordista sul-americana dos 100m e 200m livre, mas não nadou bem e não conseguiu avançar para as semifinais. Em 2017 sofreu um acidente de trânsito quando um galho de árvore caiu sob seu carro atingindo sua perna. Após passar por uma cirurgia e ficar alguns meses de molho, não teve chances de voltar a tempo do Campeonato Mundial de Budapeste.
Já recuperada teve uma grande performance no Troféu José Finkel de 2018 com recordes sul-americanos nos 100m e 200m livre em piscina curta, que lhe deram lugar na seleção brasileira que nadou o Mundial de Hangzhou onde não conseguiu ir as finais das provas individuais sendo 11ª colocada nos 100m e nos 200m livre.
Nos Jogos Pan-Americanos de Lima em 2019, tornou-se a maior brasileira medalhista em uma só edição do evento com sete pódios conquistados, inclusive um ouro com o revezamento 4x100m medley misto. De quebra superou Joanna Maranhão e Tatiana Lemos, tornando-se a maior mulher medalhista do Brasil na natação da competição totalizando dez pódios, marcas que podem aumentar nos próximos Jogos Pan-Americanos.
