О.И. Сергеев в 1965 г. окончил среднюю школу № 51 в г. Владивостоке и поступил в Дальневосточный государственный университет на историко-правовой факультет, который закончил в 1969 г по специальности «историк», 20 июня 1969 г. решением государственной экзаменационной комиссии ему присвоена квалификация «историк, преподаватель истории и обществоведения». В том же году О.И. Сергеев был призван в ряды Вооруженных сил СССР и 2 года служил в должности командира взвода.
После окончания службы, в сентябре 1971 г. поступил на работу на должность старшего лаборанта в Институт истории, археологии и этнографии народов Дальнего Востока ДВНЦ АН СССР, где проработал более 50 лет на разных должностях: ст. лаборант (1971-1972); мл. науч. сотр. (1972-1980); зам. главного учёного секретаря – начальник научно-организационного отдела (1980-1984); учёный секретарь ИИАЭ (1984-1987, 1992-1997); зав. сектором феодализма и капитализма ИИАЭ (1987-1989, 1990-1991); зам. директора по науке ИИАЭ (1989-1990, 1991-1992, 1997-2001); зав. отделом истории Дальнего Востока России (2001-2018); с 2018 года – вед. науч. сотр. отдела истории Дальнего Востока России.
В 1973-1976 гг. обучался в аспирантуре. 4 апреля 1979 г. защитил диссертацию «Русское казачество и проблемы заселения, хозяйственного освоения и обороны дальневосточных рубежей России в XVII-XIX вв.». 22 августа 1979 г. Коллегией ВАК СССР О.И. Сергееву присвоена степень кандидата исторических наук.
О.И. Сергеев является автором более 140 научных публикаций, в том числе 9 индивидуальных и коллективных монографий, посвященных изучению вопросов, связанных с открытием, заселением и освоением восточных территорий Российской империи, а также СССР, российской эмиграцией на Дальнем Востоке, местным самоуправлением. Однако большинство работ О.И. Сергеева посвящены изучению проблем возникновения российского, в том числе дальневосточного, казачества, его участия в революциях и войнах конца XIX – начала XXI в. и современного состояния.
На протяжении 15 лет (1995-2010) О.И. Сергеев совмещал научную работу с преподавательской деятельностью в ДВГУ, ДВГТУ, МГУ им. Г.И. Невельского.
Под руководством О.И. Сергеева подготовлено и защищено 9 диссертаций на соискание ученой степени кандидата исторических наук.
5 ноября 1986 г. Президиум АН СССР присвоил О.И. Сергееву ученое научное звание «старший научный сотрудник» по специальности «история СССР». О.И. Сергееву присвоено звание «ВЕТЕРАН ДВО РАН» (1996 г.), в 1999 г. награжден почетной грамотой Российской академии наук и профсоюза работников Российской академии наук, награждался грамотами Президиума ДВНУ и ДВО РАН, в 2012 г. вручена Памятная медаль «200 лет со дня рождения И.А. Гончарова».
Олега Игорьевича отличали принципиальность, готовность всегда прийти на помощь, широчайший кругозор. Он пользовался высоком авторитетом и уважением среди коллег. С его уходом дальневосточная историческая наука понесла невосполнимую утрату.
Администрация Института выражает искренние соболезнования родственникам и коллегам О.И. Сергеева, всем, кто его знал.