Özgür Yılmaz, 1978'de Trabzon Of'ta doğdu. İlk, orta ve lise eğitimini Of'ta tamamladı. Lisans eğitimini Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Tarih Bölümü'nde 2002 yılında bitirdi. Aynı yıl Karadeniz Teknik Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Tarih Anabilim Dalı'nda Yüksek Lisans Eğitimine, 2004 Ocak ayı itibarı ile de aynı enstitüde Araştırma Görevlisi olarak göreve başladı. "Batılı Seyyahlara Göre Trabzon (1808-1878)" adlı çalışma ile Yüksek Lisansını tamamladı. 2006 Yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Tarih Anabilim Dalı'nda doktora eğitimine başladı. Doktora eğitimi sırasında bir yıl süreye Paris'te L'Institut national des langues et civilisations orientales (INALCO)'da, Yüksek Öğretim Kurulu'nun sağladığı bir yıllık "Öğretim Üyesi ve Araştırıcı Yetiştirme Bursu" desteği ile bulundu ve Paris ve Nantes'daki değişik arşivlerde araştırmalar yaptı. 2012'de "Tanzimat Döneminde Trabzon" başlıklı tezi ile de doktora derecesini aldı. Yılmaz'ın akademik çalışmaları Karadeniz'in sosyo-ekonomik yapısı, seyahatname literatürü, Fransız konsolosluk kurumu üzerinde odaklanmıştır. Karadeniz Teknik Üniversitesi'nde başladığı akademik hayatını, 2012 yılından bu yana Gümüşhane Üniversitesi'nde devam ettirmektedir.
Uluslararası ve ulusal hakemli dergilerde yayımlanmış makaleleri, ulusal ve uluslararası toplantılarda sunulmuş bildirileri olan Yılmaz evli ve iki çocuk babasıdır. Yılmaz Fransızca ve İngilizce bilmektedir.