В 1971 году окончил Севастопольское высшее военно-морское инженерное училище. Служил на атомных подводных лодках Северного флота. Окончил Военно-дипломатическую академию.
В 1995 году был назначен на пост первого заместителя генерального директора ФГУП «Росвооружение», который занимал до мая 1999 года.
С 2001 года руководил ФГУ «Агентство «Эмерком» МЧС РФ.
С мая 2012 по 24 декабря 2012 года –начальник управления делами губернатора Московской области и областного правительства (при губернаторе Сергее Шойгу).
24 декабря 2012 года был назначен на пост генерального директора ОАО «Славянка», дочернего предприятия «Оборонсервиса».
21 марта 2014 года был назначен полномочным представителем президента РФ в образованном в тот же день Крымском федеральном округе. 28 марта президент Владимир Путин включил Олега Белавенцева в состав Совета безопасности РФ.
28 июля 2016 года был назначен полномочным представителем президента в Северо-Кавказском федеральном округе. Оставил пост26 июня 2018 года.
10 ноября 2020 г. стал почетным консулом почетного консульства Республики Никарагуа в Республике Крым.
Герой Российской Федерации (2014).Действительный государственный советник РФ первого класса (2014). Вице-адмирал в отставке.