Олег народився 27 серпня 1994 року в селі Сміле Сумської області. Навчався в Державному ліцеї з посиленою військово-фізичною підготовкою «Кадетський корпус» ім. І. Г. Харитоненка. З 2017 року служив у 15-му окремому мотопіхотному батальйоні 58-ї окремої мотопіхотної бригади імені гетьмана Івана Виговського. З 2020-го продовжив службу в роті снайперів 81-ї окремої аеромобільної бригади Десантно-штурмових військ.
З початком повномасштабного вторгнення Олег виконував обов'язки старшого сапера-оператора в Державній службі з надзвичайних ситуацій.
«Олег був найсвітлішою і найдобрішою людиною. Сміливий, справжній, завжди готовий прийти на допомогу. Він був прикладом не лише для побратимів, а й для мене», – написав брат Вадим.
Олега нагородили відзнаками «За мужність в надзвичайних ситуаціях» та «За оборону України». Другою – вже посмертно.
Поховали сержанта на центральному кладовищі рідного міста.
В Олега Петренка залишилися батьки, дружина, син і брат. Синові Олександру на момент загибелі тата було 2 роки.