Родился 12 октября 1976 г. в Туле.
В 1998 г. окончил Тульский государственный университет: учился одновременно на очном отделении факультета транспортного машиностроения и на вечернем отделении экономического факультета. В 2006 г. получил диплом Российской академии государственной службы при президенте РФ (ныне Российская академия народного хозяйства и государственной службы при президенте РФ).
Кандидат экономических наук. Защитил диссертацию на тему "Формирование и оценка эффективности инвестиций в социальную сферу" в Белгородском государственном технологическом университете им. В. Г. Шухова (2007).
С 1996 по 2000 г. работал на различных предприятиях Тулы экономистом, управляющим, заместителем директора.
Вступил в КПРФ в 1997 г.
В 1998 г. стал секретарем первичной партийной организации КПРФ в Центральном районе Тулы. С 1999 г. – член бюро центрального районного комитета КПРФ, член контрольно-ревизионной комиссии Тульской городской партийной организации. В 2001 г. был избран первым секретарем Тульского городского комитета КПРФ. С 2002 по 2014 г. был вторым секретарем Тульского областного комитета КПРФ. В 2014 г. стал руководителем Тульского областного комитета КПРФ.
С 2004 г. входит в состав центрального комитета КПРФ.
В 1998-2000 гг. работал помощником депутата Тульской городской думы.
1 октября 2000 г. избран депутатом Тульской областной думы III созыва по Скуратовскому одномандатному избирательному округу. Был членом комитета по экономической политике, налогам и собственности, а также заместителем председателя думской комиссии по вопросам средств массовой информации.
С апреля по октябрь 2004 г. был главой администрации муниципального образования "Город Ефремов и Ефремовский район" (Тульская область).
3 октября 2004 г. по списку КПРФ был избран депутатом Тульской областной думы IV созыва, где был заместителем председателя думского комитета по бюджету и финансам.
11 октября 2009 г. избран в Тульскую областную думу V созыва от КПРФ. Был руководителем партийной фракции, а также заместителем председателя областной думы. 30 января 2012 г. досрочно сложил с себя полномочия депутата в связи с переходом в Госдуму РФ.
С 2012 г. – депутат Государственной думы РФ от КПРФ.
В 2011 г. баллотировался в Госдуму VI созыва в составе региональной группы №64 федерального списка КПРФ от Тульской области. Занимал вторую позицию после Василия Стародубцева. По итогам голосования 4 декабря 2011 г. в Думу не прошел, депутатский мандат получил Стародубцев. В ночь на 30 декабря Василий Стародубцев скончался. 27 января 2012 г. ЦИК России передал освободившийся мандат Олегу Лебедеву, 31 января он приступил к исполнению депутатских обязанностей. В Думе VI созыва был членом комитета по природным ресурсам, природопользованию и экологии, входил во фракцию КПРФ.
18 сентября 2016 г. был избран депутатом Государственной думы РФ VII созыва по списку КПРФ (первый номер в региональной группе №19, Владимирская, Рязанская и Тульская области). Является членом фракции КПРФ.
18 сентября 2016 г. баллотировался на пост губернатора Тульской области от КПРФ. На выборах занял второе место (7,53% голосов), уступив действующему главе области, самовыдвиженцу Алексею Дюмину (84,17%).
С 2021 г. - депутат Государственной думы РФ VIII созыва. Был избран 19 сентября 2021 г. от партии КПРФ по федеральному округу (возглавлял региональную группу №21, Вологодская, Новгородская, Псковская, Тверская обл.). Баллотировался также по Тверскому одномандатному избирательному округу №179 (Тверская обл.). Набрал 17,54% голосов, уступил кандидату от "Единой России" Юлии Сарановой (30,91%). С 12 октября 2021 г. - заместитель председателя комитета Госдумы по экологии, природным ресурсам и охране окружающей среды.