Родился 29 августа 1925 года в городе Ливны Орловской губернии (ныне Орловская область). В 1952 году окончил физико-технический факультет МГУ.
Он вспоминал впоследствии об университетский годах: «Посещаемость лекций была стопроцентная, и это несмотря на то, что студенты нередко сидели на лекциях в шинелях из-за мороза».

Фото: Музей истории МФТИ
В 37 лет, будучи кандидатом физико-математических наук, стал ректором МФТИ. Период его руководства — 1962–1987 годы — Сергей Капица назвал «подлинным расцветом института»: «Именно при нем была создана и совершенствовалась та система подготовки кадров для современной науки и техники, которую справедливо называют „системой Физтеха“».
В 1965 году стал доктором физико-математический наук, в 1979-м — академиком АН СССР.
Олег Белоцерковский решил одну из важнейших проблем аэродинамики, давно привлекавшую внимание ученых,— задачу сверхзвукового обтекания затупленных тел с отошедшей ударной волной. При непосредственном участии Белоцерковского в СССР были популяризированы и внедрены ряд вычислительных методов, таких как метод крупных частиц (FLIC-метод), консервативный метод потоков, метод расщепления, сеточно-характеристический метод, статистический метод частиц, которые нашли широкое применение в работе различных НИИ и КБ.
Фундаментальные теоретические результаты получены Белоцерковским и его учениками в ряде актуальных областей вычислительной механики и физики, включая сверхзвуковую аэродинамику, теорию пространственно-нестационарного обтекания тел сложной формы, динамику вязкого теплопроводного газа, моделирование магнитогидродинамической неустойчивости в термоядерных реакторах, методику и практику моделирования статистических процессов на базе уравнений Больцмана и др.

Академик Белоцерковский умер 14 июля 2015 года.
Проект к 80-летию Физтеха. Академики АН СССР и РАН — выпускники МФТИ.
К 100-летнему юбилею академика Олега Михайловича Белоцерковского на сайте журнала «ЗН» были подготовлены материалы:
- Столетие Белоцерковского
- «Все, что было связано с любимым ректором, разлеталось по Физтеху мгновенно»
- «Олег Михайлович был прежде всего требовательным руководителем, для него не существовало нерешаемых научных проблем»
- «Олег Михайлович был одним из первых, кто начал моделировать процессы в сердечно-сосудистой системе. Мы продолжаем эту междисциплинарную линию исследований»
- К 100-летию Белоцерковского: математика, механика, ректора
- В Белоцерковском укладывались все таланты!
- Отошедшая волна
