Народився Олег Олексійович 1 серпня 1947 року в с. Лопатіно Веньовського району Тульської області (Росія) в сім’ї військовослужбовця. Вищу освіту здобув у Харківському інституті радіоелектроніки за спеціальністю «інженер-радіофізик». Одночасно почав трудову діяльність: токар на харківському заводі «Серп і молот» (1965–1966); електрослюсар (1966–1969), секретар комітету комсомолу Харківського трамвайно-тролейбусного управління (1969–1971). З цього часу Олег Олексійович як людина з активною громадянською позицією, небайдужа до державних інтересів обіймає різні посади в комсомольських та партійних органах, керівні посади на промислових підприємствах: 2-й секретар, 1-й секретар Комінтернівського РК ЛКСМУ Харкова (1971– 1976); 2-й секретар, 1-й секретар Харківського МК ЛКСМУ (1976–1979); 2-й секретар Комінтернівського РК КПУ Харкова (1979–1986); заступник генерального директора Харківського ВО «Будгідравліка»; 1-й секретар Комінтернівського РК КПУ Харкова (1986–1988); 2-й секретар Харківського МК КПУ, секретар Харківського ОК КПУ (1988–1991). За цей час здобув другу вищу освіту, закінчивши Вищу партійну школу при ЦК КПУ у 1983 р. З 1991 р. віце-президент Українсько-Сибірської інвестиційної корпорації «Укрсибінкор»; президент фонду «Перспектива ХХІ», Харків. У період 1994–1996 рр. — народний депутат України, заступник Голови Верховної Ради України. У 1996 р. О.О. Дьомін повертається в Харків головою Харківської облдержадміністрації. Робота на керівних посадах у нових економічних умовах вимагає спеціальних знань. І О.О. Дьомін здобуває третю вищу освіту за фахом економіста в Інституті перепідготовки кадрів Мінпромполітики України (2002). Неабиякі особисті якості, величезний досвід управлінської роботи та господарчої діяльності різного рівня, відповідний рівень освіти та знань дозволили О.О. Дьоміну обіймати посади високого рівня: 1-го заступника глави Адміністрації Президента України, члена Вищої економічної ради при Президенті України, голови Наглядової ради Ощадбанку України, Надзвичайного і Повноважного Посла України в РФ, директора Інституту міжнародних відносин НАУ. Крім того, О.О. Дьомін веде активну громадську роботу: заступник голови Народно-демократичної партії, Президент федерації плавання України. В даний час О.О. Дьомін — Надзвичайний і Повноважний Посол України в Республіці Казахстан. Свої теоретичні напрацювання, досвід практичної роботи О.О. Дьомін узагальнив у дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук «Методологічні основи регулювання потенціалу економічного розвитку регіону», яку захистив у 2004 році. Діяльність Олега Олексійовича високо оцінена державою. Він повний кавалер ордена «За заслуги», нагороджений орденом князя Ярослава Мудрого V ступеня. У 2002 р. О.О. Дьомін став лауреатом Державної премії України в галузі науки і техніки. В 2005 р. нагороджений Лицарським Хрестом I ст. Республіки Польща за участь у створенні у Харкові меморіалу пам’яті жертв Катинської трагедії.