Родился 17 марта 1932 г. в г. Харькове Украинской ССР (ныне Украина).
В 1948-1950 гг. учился в Харьковском ремесленном училище связи, в 1958 г. без отрыва от производства окончил радиотехнический факультет Всесоюзного заочного энергетического института подготовки и усовершенствования инженеров (Москва; ныне - МИРЭА - Российский технологический университет).
Кандидат технических наук (1969).
С 1950 г. работал на Харьковском приборостроительном заводе (ХПЗ) им. Т. Г. Шевченко, был монтажником, затем регулировщиком радиоаппаратуры.
В 1953 г. вступил в Коммунистическую партию Советского Союза (КПСС). 23 августа 1991 г. постановлением бюро президиума Центральной контрольной комиссии КПСС исключен из компартии "за организацию государственного переворота".
В середине 1950-х гг. был назначен старшим мастером выпускного цеха ХПЗ, где отрабатывалась аппаратура системы боковой радиокоррекции ракеты Р-7, а также первых искусственных спутников Земли. В 1958-1962 гг. - заместитель начальника выпускного цеха ХПЗ.
С 1962 г. - заместитель главного инженера, в 1963-1972 гг. - главный инженер Харьковского приборостроительного завода. В этот период ХПЗ начал производство бортовой аппаратуры автономных систем управления для баллистических ракет Р-12, УР-100 и Р-16, цифрового комплекса командно-траекторной радиолинии "Графит" для космических аппаратов "Зенит" и др.
В 1972-1975 гг. - директор Харьковского приборостроительного завода им. Т. Г. Шевченко Министерства общего машиностроения СССР. Предприятие производило цифровую аппаратуру бортовых и наземных систем управления ракетными комплексами разработки конструкторского бюро Владимира Челомея, а также автоматизированные системы управления энергетическим оборудованием атомных электростанций.
С апреля 1975 г. по ноябрь 1976 г. - генеральный директор производственного объединения "Монолит", головным предприятием в котором стал ХПЗ им. Т. Г. Шевченко.
С 1976 по 1981 г. занимал пост заместителя, в 1981-1983 гг. – первого заместителя министра общего машиностроения СССР Сергея Афанасьева. Ведомство объединяло и координировало работу предприятий и научных организаций космической отрасли, а также связанных с разработкой и производством ракетно-ядерного вооружения.
С 8 апреля 1983 г. по 18 февраля 1988 г. – министр общего машиностроения СССР в правительствах Николая Тихонова и Николая Рыжкова. В качестве министра Олег Бакланов курировал создание космического комплекса "Энергия-Буран", ракеты-носителя "Зенит", долговременных орбитальных станций "Салют-7" и "Мир", реализацией проектов в сфере фото-, радиотехнической и морской разведки, предупреждения о ракетном нападении, стратегической и оперативно-тактической связи и др.
В 1984-1989 гг. - депутат Верховного Совета СССР 11-го созыва, избирался от Донецкой области Украинской ССР (ныне ДНР, РФ).
С 1986 г. член центрального комитета (ЦК) КПСС.
С 18 февраля 1988 г. по 25 апреля 1991 г. - секретарь ЦК КПСС по оборонным вопросам, курировал военно-промышленный комплекс. Также возглавлял комиссию ЦК КПСС по военной политике. В качестве личного представителя генерального секретаря ЦК КПСС Михаила Горбачева вылетал в Афганистан для подготовки президента Афганистана Мохаммада Наджибуллы к решению советского руководства о выводе войск из этой страны.
В 1989-1991 гг. был народным депутатом СССР.
В марте – августе 1991 г. являлся заместителем председателя Совета обороны СССР (по должности Совет возглавлял президент СССР Михаил Горбачев).
18 августа 1991 г. вместе с секретарем ЦК КПСС Олегом Шениным, главкомом Сухопутных войск Валентином Варенниковым, руководителем аппарата президента СССР Валерием Болдиным и начальником Службы охраны КГБ СССР Юрием Плехановым летал в Форос к Михаилу Горбачеву с целью уговорить его ввести в стране чрезвычайное положение.
В ночь с 18 на 19 августа 1991 г. Олег Бакланов вошел в состав Государственного комитета по чрезвычайному положению (ГКЧП) созданного представителями высшего руководства СССР, несогласными с политикой Михаила Горбачева и проектом нового союзного договора, предполагавшего фактический роспуск союзного государства. Бакланов был одним из наиболее решительных участников ГКЧП. В ночь на 21 августа 1991 г. на совещании у председателя Комитета госбезопасности СССР Владимира Крючкова обвинил руководство Министерства обороны в трусости, а главу КГБ - в нарушении достигнутой ранее договоренности об отключении телефонов, электроэнергии в здании Верховного совета РСФСР. Также настаивал на аресте президента РСФСР Бориса Ельцина. Однако члены ГКЧП не решились на применение силы. 21 августа глава госкомитета и. о. президента СССР Геннадий Янаев подписал указ о роспуске ГКЧП и недействительности всех его решений. 23 августа 1991 г. Олег Бакланов был арестован сотрудниками прокуратуры СССР (22 августа разрешение на арест депутата Бакланова дал президиум Верховного Совета СССР).
С августа 1991 г. по январь 1993 г., в период следствия по делу ГКЧП, Олег Бакланов находился в следственном изоляторе (СИЗО) "Матросская Тишина" в Москве. Обвинялся генпрокуратурой по пункту "а" ст. 64 Уголовного кодекса РСФСР ("Измена Родине с целью захвата власти").
26 января 1993 г. вместе с еще пятью членами ГКЧП был освобожден из СИЗО под подписку о невыезде. 23 февраля 1994 г. был амнистирован Государственной думой РФ. 6 мая 1994 г. на основании постановления парламента "Об объявлении политической и экономической амнистии" уголовное дело в отношении членов ГКЧП было прекращено.
С 1994 г. входил в руководящие органы партии "Российский общенародный союз" Сергея Бабурина.
В июле 2001 г. на ХХХII чрезвычайном съезде был избран в состав секретариата совета Союза коммунистических партий – Коммунистической партии Советского Союза.
В 2004-2007 гг., когда Сергей Бабурин был вице-спикером Госдумы, Олег Бакланов занимал пост его советника. Также работал советником президента акционерного коммерческого банка "Мир".
Возглавлял региональную общественную организацию "Общество дружбы и сотрудничества народов России и Украины". В 2004 г., во время президентских выборов на Украине, выступал в поддержку Виктора Януковича.
С 2005 г. был председателем совета директоров ОАО "Корпорация "Рособщемаш" (осуществляла работы по техническому и авторскому надзору в ракетно-космической отрасли).
В конце 2010-х гг. являлся советником гендиректора Ракетно-космической корпорации "Энергия" им. С. П. Королева.
Занимал пост председателя правления Международного союза общественных объединений дружбы и сотрудничества со странами СНГ "Киевская Русь".
Входил в консультативный совет при Министерстве промышленности и торговли РФ.
Олег Бакланов скончался 28 июля 2021 г. в Москве в возрасте 89 лет.
Герой Социалистического Труда (1976). Звание с вручением ордена Ленина и золотой медали "Серп и Молот" было присвоено ему закрытым указом Президиума Верховного Совета СССР за выдающиеся достижения в области создания специальной техники.
Также был награжден орденами "Знак Почета" (1960), Октябрьской Революции (1971), двумя орденами Трудового Красного Знамени (1966, 1974).
Являлся лауреатом Ленинской премии 1982 г.
Автор книги воспоминаний и дневников "Космос - моя судьба. Записки из "Матросской Тишины" (2012).
Олег Бакланов был женат на Лилии Федоровне Баклановой (1937-2010). Сын - Дмитрий Бакланов (род. 1959), служил в правоохранительных органах СССР.