Олег Георгиевич Газенко родился 12 декабря 1918 года в станице Николаевка (Ставропольский край). Его отец – Георгий Григорьевич, был врачом-биохимиком и, несомненно, оказал значительное влияние на формирование у сына интереса к науке.
После окончания школы О.Г. Газенко избрал своей профессией медицину и закончил военный факультет 2-го Московского медицинского института. В конце выпускных экзаменов в июне 1941 года началась Великая Отечественная война, и он в звании военврача 3-го ранга (капитан медицинской службы) практически сразу ушёл вместе со всем своим выпуском на фронт. Всю войну прослужил начальником войскового лазарета аэродромного обслуживания 15-й воздушной армии.
Важным этапом в формировании научных интересов Олега Георгиевича стала работа в 1946-1947 годах на кафедре физиологии Военно-медицинской академии (г.Ленинград) под руководством одного из выдающихся физиологов того времени – академика Л.А. Орбели. Во время работы под началом Леона Абгаровича Орбели Газенко изучал проблемы высотной физиологии и состояние высшей нервной деятельности в условиях гипоксии.
В 1947 году Олег Георгиевич получил назначение в Институт авиационной медицины МО СССР, где проработал до 1969 года. Начиная с середины 50-х годов, он подключается к работам организованного в институте отдела медико-биологических исследований при полётах в верхние слои атмосферы, которым руководил В.И. Яздовский.
О.Г. Газенко в качестве ответственного за физиологические и радиобиологические исследования принимал активное участие в проведении экспериментов в полётах ракет в верхние слои атмосферы и в полёте второго искусственного спутника Земли с собакой Лайкой на борту (1957 год).
Лайка погибла в конце первых суток. Она отлично перенесла участок выведения на орбиту и пребывание в невесомости, которая длилась несколько часов. Причиной гибели собаки стал выход из строя системы терморегулирования и повышение температуры в кабине. Но эти несколько витков для науки были просто бесценны!
Олег Георгиевич очень переживал гибель Лайки: «…когда ты понимаешь, что нельзя вернуть Лайку, что она погибает и что ты ничего не можешь сделать, потому что нет системы возвращения – это какое-то очень тяжёлое ощущение. Когда я с космодрома вернулся в Москву, я уехал за город. Понимаете, я хотел какого-то уединения» (из интервью О.Г. Газенко корреспонденту радио).
С огромной нагрузкой и ответственностью работал О.Г. Газенко на космодроме в период подготовки к полёту собак Белки и Стрелки в августе 1960 года. Сохранились его письма из Тюра-Тама (полигон в Казахстане), в которых он сообщал о поведении животных: «…с электродами всё в порядке. У Вильны (Белки!) потенциал маловат. Возможно, подклеим ещё один электрод для усиления. Капля (Стрелка!) – акклиматизируется – ведёт себя хорошо…».
Полёт Белки и Стрелки продолжался 27 часов и прошёл успешно. При спуске корабля-спутника из него катапультировали контейнер с четвероногими космонавтами, который успешно приземлился на парашюте 21 августа 1960 года, и обе собаки на самолёте были доставлены в Москву.
В президиуме Академии наук СССР во время пресс-конференции Олег Георгиевич со счастливой улыбкой демонстрировал своих подопечных – четвероногих героев космоса.
Эксперименты с животными позволили выбрать наиболее надежные и эффективные меры, необходимые для обеспечения безопасности полёта и возвращения космического корабля на Землю. Результаты этих исследований позволили обосновать возможность полетов человека в космос, и Олег Георгиевич в составе группы медиков под руководством В.И. Яздовского принимал непосредственное участие в подготовке и проведении первого в истории полета человека в космос, который совершил Ю.А. Гагарин 12 апреля 1961 года.

Исследования О.Г. Газенко позволили сделать вывод о возможности увеличения продолжительности пребывания космонавтов на орбите, что было реализовано в первом групповом полёте А.Г. Николаева и П.Р. Поповича на космических кораблях «Восток-3» и «Восток-4» в 1962 году.
Академик Газенко всячески способствовал стремлению молодых врачей стать космонавтами. В частности, он поддержал врача Бориса Егорова, который в 1962 году служил в его подразделении и подал рапорт о желании полететь в космос. Его мечта сбылась в 1964 году – он стал первым в мире врачом-космонавтом. В дальнейшем, будучи директором Института медико-биологических проблем (ИМБП), Олег Георгиевич большое внимание уделял созданию в институте отряда врачей-космонавтов.
В 1969 году решением ЦК КПСС и Совета Министров О.Г. Газенко был назначен на должность директора ИМБП, которую он занимал в течение почти 20 лет. В этот период Олег Георгиевич проявил не только научные, но и организаторские способности, благодаря которым он успешно руководил работами по созданию и совершенствованию надежной системы медицинского обеспечения космических полётов.
Газенко лично участвовал в мероприятиях по психологической поддержке экипажей во время длительного космического полёта. Его беседы с экипажами по любым вопросам всегда отличались удивительной тонкостью и деликатностью, так что самый, казалось бы, трудный вопрос разрешался непринужденно в контексте разговора.
В 1976 году научная общественность выдвигает и избирает О.Г. Газенко действительным членом АН СССР. Под его руководством в ИМБП был проведён целый ряд фундаментальных научных исследований для изучения влияния факторов космического полёта на живые организмы, а за создание и внедрение системы методов и средств профилактики неблагоприятного влияния невесомости на организм космонавтов в 1978 году он был удостоен Государственной премии СССР.
Академик Газенко внёс большой вклад в развитие международного сотрудничества отечественной космонавтики. На протяжении почти 20 лет он являлся научным руководителем программы «Бион». В период с 1973 по 1997 годы были успешно проведены эксперименты по программе «Бион» на одиннадцати специализированных биоспутниках серии «Космос». К участию в этой программе были приглашены специалисты многих стран Европы, США, Канады и Китая.
В 1983 году О.Г. Газенко был избран президентом Всесоюзного (ныне Российского) физиологического общества имени И.П. Павлова. На этом посту он проработал в течение двадцати лет, а с 2004 года был избран почётным президентом общества.
В 1988 году Олег Георгиевич вышел в отставку в звании генерал-лейтенанта медицинской службы. В этом же году он оставляет директорский пост и становится советником дирекции Института медико-биологических проблем, а также избирается председателем специализированного Учёного совета по защите докторских диссертаций.
Одним из последних детищ академика Газенко была программа президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине», которую он идейно возглавлял в качестве председателя Научного совета с момента ее образования в 2002 году и до последнего дня своей жизни.
За неоценимый вклад в науку О.Г. Газенко был награждён многочисленными правительственными наградами: орденами Ленина и Октябрьской революции, Красной Звезды (трижды), Знака Почёта, Полярной Звезды (МНР), За заслуги перед Отечеством.

В течение многих лет своей жизни Олег Георгиевич коллекционировал книги, относящиеся к жанрам фантастической и научно-фантастической литературы. Им была собранна уникальная библиотека на тему космических полётов. На её основе писатель Валерий Шаров написал книгу «Притяжение космоса», презентация которой состоялась на заседании Общественно-научных чтениях, посвящённых памяти Ю.А. Гагарина в 2011 году.
Академика Газенко часто называли романтиком Космоса. «Первая декада истории практической космонавтики – это «гремучая смесь» людей и идей, науки и техники, энтузиазма, риска, точного расчёта и смутных догадок, удач и поражений – словом, романтика», – писал Олег Георгиевич в 2007 году.
17 ноября 2007 года после тяжелой и продолжительной болезни Олег Георгиевич Газенко скончался. Похоронен на Троекуровском кладбище в Москве.

В 2013 году в Институте медико-биологических проблем состоялось открытие мемориального музея-кабинета Олега Георгиевича Газенко. Решение было принято дирекцией согласно заявлению вдовы Ольги Алексеевны Толмачевской и его дочери Ларисы Олеговны Газенко, которые обратились с просьбой принять в дар от имени семьи кабинет и библиотеку с целью создания в стенах института музея.

Романтик космоса. К 100-летию со дня рождения академика О.Г. Газенко // Гжатский вестник [сайт]. - 2018. - 9 октября. - URL: http://gagarin-gazeta.ru/2018-10-09/romantik-kosmosa-k-100-letiyu-so-dny... (дата обращения: 28.09.2023).