Родился 5 июня 1939 г. в г. Пятигорске Ставропольского края.
В 1963 г. окончил Саратовский юридический институт им. Д. И. Курского (СЮИ, ныне Саратовская государственная юридическая академия).
Доктор юридических наук. В 1969 г. в СЮИ защитил кандидатскую диссертацию на тему "Субъекты советского государственного права". В 1986 г. в Академии общественных наук при ЦК КПСС - докторскую диссертацию на тему "Конституционное регулирование общественных отношений в СССР".
В 1956-1959 гг. работал токарем Виноградненской машинно-тракторной станции Северо-Осетинской АССР, затем был инструктором горного туризма в Северо-Кавказском экскурсионном управлении в г. Пятигорске.
После окончания вуза работал следователем милиции в г. Пятигорске и г. Железноводске Ставропольского края.
В 1965-1982 гг. - аспирант, преподаватель, доцент, исполняющий обязанности заведующего кафедрой Саратовского юридического института.
В 1982-1991 гг. - профессор, декан, заведующий кафедрой государственного строительства и права, проректор по научной работе Саратовской высшей партийной школы (с 1991 г. - Поволжский социально-политический институт, ныне Поволжский институт управления им. П. А. Столыпина - филиал РАНХиГС).
С 1991 по 1993 г. - профессор кафедры конституционного права Саратовского юридического института.
Был членом Коммунистической партии Советского Союза до ее запрета в 1991 г. Являлся членом Коммунистической партии РФ (КПРФ) с 1993 г., с момента ее основания. Входил в руководящие партийные органы: центральный исполнительный комитет (ЦИК, 1993-1995) и центральный комитет (ЦК, 1995-1998) КПРФ.
В 1993 г. Олег Миронов участвовал в работе Конституционного совещания по подготовке Конституции РФ.
В 1993-1995 гг. - депутат Государственной думы РФ I созыва. 12 декабря 1993 г. был избран по общефедеральному списку КПРФ. В Госдуме входил в партийную фракцию, был членом думского комитета по законодательству и судебно-правовой реформе. 23 июня 1995 г. выступил с предложением включить в повестку заседания Думы вопрос об отрешении президента РФ Бориса Ельцина от должности. Инициатива Миронова не набрала достаточного числа голосов.
В 1995-1998 гг. - депутат Госдумы РФ II созыва. 17 декабря 1995 г. был избран по Энгельсскому одномандатному округу №159 (Саратовская область) от КПРФ. На выборах получил 34,87% голосов избирателей. Являлся членом фракции КПРФ, входил в комитет Госдумы по законодательству и судебно-правовой реформе. Возглавлял группы по подготовке законопроектов "О Правительстве Российской Федерации", "О Конституционном Собрании", участвовал в группах по подготовке проектов законов "Об основах государственной службы Российской Федерации", "Об основной экономической зоне в Калининградской области", "О статусе Совета Безопасности Российской Федерации". В 1997 г. входил в комиссию Госдумы по проверке фактов коррупции должностных лиц органов государственной власти г. Санкт-Петербурга.
Был депутатом Парламентского собрания Союза России и Белоруссии, членом комиссии Межпарламентской ассамблеи государств - участников СНГ по правовым вопросам.
В феврале 1997 г. Олег Миронов был одним из пяти кандидатов, предложенных нижней палатой парламента на пост судьи Конституционного суда (не был утвержден). В апреле 1997 г. его кандидатура была впервые предложена фракцией КПРФ на должность уполномоченного по правам человека, но не была одобрена Государственной думой.
С 22 мая 1998 г. по 13 февраля 2004 г. - уполномоченный по правам человека в Российской Федерации. В ходе голосования в Госдуме его кандидатуру поддержали 299 депутатов, 29 проголосовали против, трое воздержались. 3 июня 1998 г. парламентские полномочия Олега Миронова были прекращены досрочно, в том же году он вышел из КПРФ.
В 1998 г. стал членом попечительского совета Международного фонда защиты от дискриминации. В 2002 г. вошел в совет директоров Европейского института омбудсмена.
После ухода с поста уполномоченного по правам человека государственных должностей не занимал, политической деятельности не вел. Опубликовал ряд книг, в том числе мемуарного характера.
1 сентября 2020 г. Олег Миронов скончался на 82-м году жизни. 4 сентября был похоронен на Троекуровском кладбище столицы.
Был отмечен Почетной грамотой президента РФ (2008).
Заслуженный юрист РФ (1999).
Мастер спорта СССР по горному туризму.
Автор научных работ и книг по проблемам конституционного права, теории государства и права, политологии, в том числе "Механизм действия Советской Конституции" (1988), "Право на защиту" (в соавторстве, 1988), "Гражданин России" (1997), "Гражданин Отечества" (2006), "Очерки государственного правозащитника" (2009).
Был женат, имел сына.