Родился 25 августа 1950 г. в г. Тамбове.
В 1972 г. окончил Тамбовский институт химического машиностроения (ныне Тамбовский государственный технический университет), в 1977 г. - аспирантуру при Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова в Москве, в 1987 г. - Ростовскую высшую партийную школу.
Доктор экономических наук. В 1977 г. защитил диссертацию на соискание степени кандидата химических наук на тему "Внутримолекулярный перенос протона и спектрально-люминесцентные свойства ароматических соединений с водородной связью". В 2002 г. в московском Институте системного анализа Российской академии наук защитил диссертацию на тему "Системные преобразования механизмов регулирования и управления межбюджетными отношениями в Российской Федерации".
В 1977–1981 гг. работал старшим научным сотрудником Тамбовского научно-исследовательского института химикатов для полимерных материалов.
С 1981 по 1990 г. находился на партийной работе: помощник первого секретаря Тамбовского обкома КПСС, первый секретарь городского комитета КПСС г. Котовска.
В 1990–1991 гг. - член центрального комитета Коммунистической партии РСФСР.
С 1991 по 1995 г. - заместитель, первый заместитель главы администрации Тамбовской области Владимира Бабенко по вопросам экономики и управления.
В 1995 г. указом президента РФ Бориса Ельцина был назначен главой администрации Тамбовской области.
В 1995 г. участвовал в выборах главы администрации Тамбовской области. 17 декабря в первом туре набрал 41,97% голосов, а его конкурент, представитель КПРФ Александр Рябов - 36,8%. Во втором туре 24 декабря Олег Бетин (43,48%) уступил Александру Рябову (52,62%), который впоследствии руководил областью в 1995–1999 гг.
В 1996–1998 гг. - начальник управления Федерального казначейства по Тамбовской области.
В 1997 г. был избран членом политсовета движения "Наш дом - Россия".
С 1998 по 1999 г. - полномочный представитель президента РФ Бориса Ельцина в Тамбовской области.
26 декабря 1999 г. был избран главой администрации Тамбовской области. В первом туре голосования - 19 декабря - получил 28,54% голосов, действующий губернатор Александр Рябов - 29,29%. Во втором туре за Олега Бетина проголосовали 50,34% избирателей, за Рябова - 44,16%.
В 2000–2001 гг. - член Совета Федерации Федерального собрания РФ от Тамбовской области. Входил в состав комитета Совфеда по бюджету, финансовому, валютному и кредитному регулированию, денежной эмиссии, налоговой политике и таможенному регулированию. Сложил полномочия сенатора согласно новому порядку формирования верхней палаты парламента РФ.
7 декабря 2003 г. был вновь избран руководителем Тамбовской области, получив 71,08% голосов избирателей. Его основной соперник, генеральный директор ОАО "Тамбовагрокомплект" Александр Жалнин, набрал 8,96%. Оба были зарегистрированы на выборах в качестве самовыдвиженцев. Олег Бетин вступил в должность 22 декабря того же года.
13 июля 2005 г. Тамбовская областная дума наделила Олега Бетина полномочиями главы администрации по представлению президента РФ Владимира Путина. 17 июля Бетин принес присягу. 7 июня 2010 г. облдума вновь наделила его полномочиями руководителя региона по представлению президента России Дмитрия Медведева. Олег Бетин вступил в должность 13 июля того же года сроком на пять лет.
25 мая 2015 г. президент РФ Владимир Путин принял досрочную отставку Олега Бетина с поста губернатора Тамбовской области.
С 25 мая 2015 г. по 12 ноября 2016 г. - заместитель министра строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ Михаила Меня.
В ноябре 2016 г. занял должность старшего вице-президента банка "Российский капитал", покинул пост после реорганизации банка конце 2018 г.
С октября 2019 г. возглавлял комиссию по кадрам общественного совета при Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ.
В 2020 г. был назначен директором центра экономических исследований рыбного хозяйства Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии.
Скончался 17 июня 2023 г.
Был членом политического совета тамбовского регионального отделения Всероссийской политической партии "Единая Россия". Входил в состав высшего совета партии до февраля 2016 г.
Действительный государственный советник Российской Федерации 3-го класса (1998).
Был награжден орденами Почета (2000), "За заслуги перед Отечеством" III и IV степеней (2010, 2004), Дружбы (2023). Дважды отмечен благодарностью президента РФ (1996, 2005).