Родился 4 января 1954 г. в с. Гавриловском (Спасский район Рязанской области) в семье Ивана Николаевича и Клавдии Васильевны Романцевых. Отец - инженер, работал на руководящих должностях в дорожно-строительных организациях. С начала 1960-х гг. Олег Романцев вместе с родителями, братом и сестрой проживал в Красноярске. Отец ушел из семьи; воспитанием детей занималась мать, работавшая закройщицей в ателье.
Олег Романцев окончил кафедру теории и методики футбола и хоккея Московского областного государственного института физической культуры (ныне - Московская государственная академия физической культуры).
Игровая карьера
Олег Романцев начал заниматься футболом в секции "Металлург" при Красноярском алюминиевом заводе. Также посещал школьную баскетбольную секцию, был капитаном юношеской сборной Красноярского края.
В возрасте 14 лет продолжил заниматься футболом в группе подготовки красноярской команды "Автомобилист" (ныне носит название "Енисей"). Тренировался под руководством Юрия Уриновича.
В начале 1970-х гг. был игроком молодежного, в 1972-1976 гг. - основного состава "Автомобилиста" (команда выступала во второй лиге чемпионата СССР). Игровая позиция - левый защитник.
В августе 1976 г. Олег Романцев провел два матча за московский "Спартак" в высшей лиге первенства СССР, после чего вернулся в Красноярск. По итогам чемпионата "Спартак" вылетел в первую лигу. Возглавивший команду Константин Бесков был заинтересован в укреплении позиции левого защитника и пригласил Романцева возобновить выступления за столичный клуб.
В 1977-1983 гг. Олег Романцев был игроком "Спартака" (в 1977 г. клуб выиграл первую лигу и поднялся в высшую). В 1979-1983 гг. - капитан команды. В высшей лиге провел за нее 165 матчей (забил 6 мячей), в еврокубковых турнирах - 16 матчей. В 1979 г. в составе "Спартака" стал чемпионом СССР.
В 1980-1982 гг. провел 9 матчей за сборную СССР. За олимпийскую сборную страны сыграл 6 матчей, забил 1 мяч. В 1980 г. в ее составе стал бронзовым медалистом XXII летних Олимпийских игр в Москве.
В 1983 г. завершил игровую карьеру.
Тренерская работа с клубами, спортивно-административная деятельность
В 1984-1987 гг. Олег Романцев был главным тренером московского футбольного клуба "Красная Пресня" (выступал во второй лиге чемпионата СССР).
В 1988 г. возглавлял команду первой лиги "Спартак" (Орджоникидзе, ныне - Владикавказ).
В 1989-1995, 1997-2003 гг. - главный тренер московского "Спартака". В 1989 г. привел команду к победе в чемпионате СССР, в 1992 г. - в Кубке СССР/СНГ. Под его руководством команда восемь раз становилась чемпионом России (1992-1994, 1997-2001), три раза - обладателем Кубка страны (1993/1994, 1997/1998, 2002/2003). Помимо этого, "Спартак" шесть раз выигрывал Кубок чемпионов Содружества - турнир, в котором участвовали команды, победившие в первенствах стран СНГ и Балтии (1993-1995, 1999-2001). Олег Романцев является самым титулованным тренером в истории чемпионатов России по футболу.
В 1996 г. он был тренером-консультантом "Спартака" (команду возглавлял Георгий Ярцев).
С середины 1990-х гг. до 2002 г. занимал пост президента "Спартака", также являлся основным акционером клуба.
В 2003-2004 гг. - главный тренер клуба "Сатурн-РенТВ" (Раменское, Московская обл.).
В 2004-2005 гг. Олег Романцев возглавлял московское "Динамо".
В 2006-2007 гг. работал консультантом в московском футбольном клубе "Ника" (выступал во втором дивизионе).
В 2009-2012 гг. - тренер-консультант московского "Спартака". В течение этих лет главным тренером клуба был Валерий Карпин.
В настоящее время Олег Романцев является почетным президентом "Академии умного футбола "Наследие" (сеть центров детско-юношеского и любительского футбола на базе общеобразовательных школ).
Тренерская работа со сборной России
Олег Романцев возглавлял сборную России с 28 июля 1994 г. по 11 июля 1996 г. и с 28 декабря 1998 г. по 8 июля 2002 г.
В первый период под его руководством команда завоевала путевку на чемпионат Европы 1996 г., проходивший в Англии. На этом турнире россияне заняли последнее место в группе, проиграв Италии и Германии и сыграв вничью с Чехией. После турнира Романцев ушел в отставку с поста главного тренера.
В 1998 г. он во второй раз возглавил сборную России. В отборочном турнире на чемпионат Европы 2000 г. команда одержала шесть побед подряд, в т. ч. над французами - действующими чемпионами мира. В матче последнего тура квалификации россияне лишились возможности попасть на континентальное первенство, сыграв вничью с украинцами. В 2000-2001 гг. сборная России успешно справилась с отбором на чемпионат мира 2002 г., заняв первое место в своей группе. На мировом первенстве, проходившем в Республике Корея и Японии, россияне стартовали с победы над Тунисом, однако затем сыграли вничью с Японией и уступили Бельгии. В результате команда заняла третье место в группе и не вышла в плей-офф. По итогам турнира исполком Российского футбольного союза принял отставку главного тренера.
Всего под руководством Олега Романцева сборная России провела 60 встреч, в которых одержала 36 побед, 14 раз сыграла вничью и потерпела 10 поражений.
В 1994 г. Олег Романцев вошел в состав Координационного комитета по физической культуре и спорту при президенте РФ.
В октябре 1999 г. стал членом координационного совета межрегионального движения "Единство".
В феврале 2015 г. вошел в попечительский совет футбольного клуба "Спартак" (Москва).
В ноябре 2017 г. присоединился к общественному движению Putin Team ("Команда Путина").
С сентября 2019 г. - член технического комитета Российского футбольного союза.
С ноября 2022 г. Олег Романцев является председателем комитета ветеранов футбольного клуба "Спартак" (Москва).
Мастер спорта международного класса (1980). Заслуженный тренер РСФСР (1990).
Награжден орденами "За заслуги перед Отечеством" IV степени (1995) и Дружбы (2004). Отмечен благодарностью президента РФ (2000).
Восемь раз был признан Российским футбольным союзом лучшим тренером года (1993-1995, 1997-2001).
Лауреат премии "Своя колея" им. В. С. Высоцкого (1999).
В соавторстве с журналистом Денисом Целых выпустил книгу "Олег Романцев. Правда обо мне и "Спартаке" (2018).
Женат. Супруга - Наталья Романцева. Сыновья - Вадим (род. 1977) и Валентин (род. 1982) - футбольные тренеры.