Родился 26 мая 1944 г. в с. Новомихайловка Янгиюльского района Ташкентской области Узбекской ССР (ныне - Узбекистан) в семье корейцев, переселенных в Среднюю Азию с советского Дальнего Востока.
В 1962 г. был призван ряды Вооруженных сил СССР.
В 1966 г. окончил Черниговское высшее военное авиационное училище летчиков им. Ленинского комсомола (г. Чернигов, Украинская ССР, ныне - Украина).
После выпуска из училища служил в строевых частях Военно-воздушных сил (ВВС) СССР в Туркестанском военном округе.
В феврале - декабре 1970 г. участвовал в боевых действиях на территории Египта в составе 135-го истребительного авиационного полка ВВС СССР (106-я истребительная авиационная бригада ВВС Объединенной Арабской Республики). Совершил 42 боевых вылета на истребителе МиГ-21, дважды участвовал в воздушных боях с израильскими летчиками.
Позднее служил в Центре боевого применения и переучивания летного состава ВВС (ныне - Государственный ордена Ленина Краснознаменный центр подготовки авиационного персонала и войсковых испытаний Минобороны РФ им. В. П. Чкалова, г. Липецк).
С октября 1971 г. по декабрь 1983 г. занимал должность летчика-испытателя службы летных испытаний истребительной авиации Государственного научно-исследовательского института ВВС им. Чкалова (ныне - 929-й Государственный летно-испытательный центр Минобороны РФ им. В. П. Чкалова, г. Ахтубинск, Астраханская обл.). Провел государственные испытания учебно-боевого истребителя Су-15УМ (1976), штурмовика Су-25 (1980), участвовал в госиспытаниях истребителей-бомбардировщиков Су-17М2 (1972) и Су-17М3 (1976). Также проводил испытательные работы на истребителях МиГ-21, МиГ-23, МиГ-25, бомбардировщике Су-24 и их модификациях.
С января 1984 г. по июль 1997 г. работал летчиком-испытателем, начальником летной службы в опытно-конструкторском бюро им. П. О. Сухого (ныне - АО "ОКБ Сухого" в составе ПАО "Компания "Сухой", Москва). Испытывал учебно-боевой штурмовик Су-25УБ (1985), выполнил первые полеты и комплекс испытаний на экспериментальных самолетах Т-10М (Су-27М, 1988), Т-10-26, (вариант Су-27 с опытным поворотным соплом, 1989), Су-39 (Су-25ТМ, 1995).
В 1987-1988 гг. Олег Цой установил девять мировых авиационных рекордов грузоподъемности и скороподъемности на самолете П-42 (Су-27).
Всего освоил 35 типов самолетов.
В 1992 г. уволился в запас из рядов Вооруженных сил в звании полковника.
В 1997-2000 гг. работал заместителем начальника летно-испытательной и доводочной базы по летной работе "ОКБ Сухого".
Проживает в Москве.
Герой Российской Федерации (1997), почетное звание присвоено "за мужество и героизм, проявленные при испытании специальной авиационной техники". Награжден двумя орденами Красного Знамени (1971, 1981), орденом "За службу Родине в Вооруженных Силах СССР" III степени (1980), медалями.
Заслуженный летчик-испытатель СССР (1986).
Мастер спорта СССР международного класса (1990).