Sachverhalt: A. Die X._ GmbH (Beschwerdeführerin) mietete im Jahre 2003 von der damaligen Eigentümerin Swiss Dairy Food AG 1'400m2 Fläche im sogenannten Toni-Areal (stillgelegte Toni-Molkerei) im Zürcher Stadtkreis 5 und betreibt dort seither den Club A._. Die Allreal Toni AG (Beschwerdegegnerin) ist die heutige Eigentümerin des Toni-Areals. Der Mietvertrag war bis 31. Dezember 2005 befristet. Hinsichtlich einer allfälligen Fortsetzung des Mietverhältnisses enthielt der Vertrag folgenden Passus: "Der Mieter nimmt zur Kenntnis, dass der Eigentümer derzeit verschiedene Nutzungen des Areals prüft und vor diesem Hintergrund mit einer nachträglichen Verlängerung des Mietverhältnisses oder einem neuen Vertragsabschluss nicht gerechnet werden kann. Die kurze Vertragsdauer hat der Mieter auch bei seinen mieterseitigen Investitionen und daraus resultierenden Abbruchkosten stets im Auge zu behalten. Falls der Vermieter nach dem 31.12.2005 über die Mietsache nicht verfügen will, das Objekt nicht abgerissen oder einer anderen Nutzung zugeführt wird, und daher das Vertragsobjekt nochmals vermietet wird, räumt der Vermieter dem Mieter hiermit ein Vormietrecht an der Mietfläche ... ein. Der Mieter bekundet bereits heute sein Interesse, das Mietverhältnis über den 31.12.2005 hinaus weiterzuführen." Für die später in Nachlassliquidation geratene Swiss Dairy Food AG handelte das Betreibungsamt Zürich 5, das seinerseits die C._ beizog. A.a Mit "Nachtrag Nr. 2" vom April 2004 verlängerten die Beschwerdeführerin und die Swiss Dairy Food AG in Nachlassliquidation den Mietvertrag um drei Jahre: "Präambel (...) Im Hinblick auf die zukünftige Zusammenarbeit zwischen den Parteien sowie aufgrund des momentanen Planungsstandes auf dem Toni-Areal ist eine Vertragsverlängerung um 3 Jahre möglich. Die Parteien vereinbaren daher was folgt: 1. Vertragsverlängerung / -vertragsdauer Das zwischen den Parteien bestehende Mietverhältnis wird hiermit um 3 Jahre verlängert und endigt somit per 31. Dezember 2008, ohne dass es einer Kündigung bedarf. Über eine weitere mögliche Vertragsverlängerung werden sich die Parteien spätestens Ende Dezember 2008 schriftlich einigen und einen allfälligen Nachtrag zum Mietvertrag abschliessen." A.b Das Eigentum an der Mietsache ging hernach auf die Bank B._ über. Mit Schreiben vom 20. Juli 2007 teilte diese der Beschwerdeführerin mit, eine weitere Verlängerung des Mietverhältnisses über den 31. Dezember 2008 hinaus sei definitiv nicht möglich, da die Rückbauarbeiten im Januar 2009 beginnen würden. A.c Im Oktober 2007 traten die Änderungen des privaten Gestaltungsplans Toni-Areal aus dem Jahr 2002 in Kraft. Gestützt auf den geänderten Gestaltungsplan erteilte die Bausektion des Stadtrats im Juni 2008 der Bank B._ die Baubewilligung für eine Umnutzung des Toni-Areals. Vorgesehen ist eine Mischnutzung mit Wohnungen, Gewerbe und der Zürcher Fachhochschule der Künste. Die Baubewilligung ist rechtskräftig. B. Im Oktober 2008 beantragte die Beschwerdeführerin bei der Schlichtungsbehörde Zürich die Erstreckung des Mietverhältnisses um drei Jahre. Die Schlichtungsbehörde wies das Erstreckungsbegehren ab. Vor dem Mietgericht Zürich beantragte die Beschwerdeführerin daraufhin eine (erstmalige) Erstreckung des Mietverhältnisses um ein Jahr. Das Mietgericht wies die Klage am 30. April 2009 ab. Gleich entschied das Obergericht des Kantons Zürich am 24. August 2009. Die Beschwerdeführerin reichte gegen den Entscheid des Obergerichts sowohl kantonale Nichtigkeitsbeschwerde beim Kassationsgericht des Kantons Zürich als auch Beschwerde in Zivilsachen beim Bundesgericht ein. Im Oktober 2009 machte die Beschwerdeführerin sodann bei der Schlichtungsbehörde ein zweites Mieterstreckungsgesuch anhängig. Das entsprechende Verfahren wurde bis zum rechtskräftigen Entscheid des Bundesgerichts über die hängige Beschwerde sistiert. C. Das Kassationsgericht wies die Nichtigkeitsbeschwerde am 23. Dezember 2009 ab, soweit es darauf eintrat. Auch dagegen erhob die Beschwerdeführerin Beschwerde in Zivilsachen beim Bundesgericht. In beiden Beschwerden beantragt die Beschwerdeführerin, den jeweils angefochtenen Entscheid aufzuheben und ihre Klage auf erstmalige Erstreckung des Mietverhältnisses um ein Jahr gutzuheissen. Das Bundesgericht erteilte den Beschwerden auf Antrag der Beschwerdeführerin aufschiebende Wirkung. Die Beschwerdegegnerin schliesst auf Abweisung der Beschwerden, soweit darauf einzutreten sei. Die Vorinstanzen haben auf eine Vernehmlassung verzichtet.