Sim, isso funcionará e pode ser o método mais rápido e menos complexo para colocar seus e-mails no O365 / Exchange Online para um pequeno conjunto de usuários. Algumas coisas:
Basta importar o arquivo PST, não se preocupe em copiar de pasta para pasta. Uma importação permitirá que você importe o arquivo PST para as mesmas pastas na caixa de correio (Caixa de Entrada para Caixa de Entrada, Itens Enviados para Itens Enviados, etc.).
Você precisará desabilitar a consulta SCP para clientes internos do Outlook para que eles não procurem o Exchange Server interno.
Se você estiver planejando usar o Azure AD Connect para sincronizar os usuários locais com o Office 365, precisará fazer isso com antecedência e terá uma configuração adicional que precisa ser feita.