Олег Сенцов родился 13 июля 1976 года в Симферополе (Крымская область Украинской ССР). С 1993 по 1998 годы он учился в Крымском филиале Киевского государственного экономического университета (г. Симферополь, ул. Субхи). Был совладельцем компьютерного клуба в центре города по улице Карла Маркса Симферополь который пользовался большим спросом у молодёжи.
В 2011 году на собственные деньги Сенцов снял свой первый фильм «Гамер» — о геймере, который занимает второе место на чемпионате мира. Бюджет картины составил 20 000 долларов США. Все роли актёры исполняли бесплатно. Премьера состоялась в кинотеатре «Космос», единственном в Симферополе, где демонстрировалось альтернативное кино, и собрала полный зал зрителей. После выпуска фильма Олег закрыл свой компьютерный клуб.
Фильм был представлен на Роттердамском кинофестивале (2012). Он был награждён премией Гильдии киноведов и кинокритиков России на фестивале «Дух огня» в Ханты-Мансийске. На 3-м Одесском международном кинофестивале картина Сенцова была удостоена специального диплома жюри. В мае 2012 года «Гамер» получил приз в 1000 долларов США на 3-м международном кинофестивале в Трускавце.
В июле 2013 года Сенцов приступил к съёмкам нового фильма «Носорог» про детей 1990-х годов. Бюджет фильма составил 1 000 000 долларов США, 43 % из них было выделено правительством Украины.
Во время Евромайдана Олег Сенцов являлся активистом Автомайдана. Во время аннексии Крыма Россией поддерживал движение «за единую Украину», покупал и развозил продукты и предметы первой необходимости по находившимся в Крыму украинским воинским частям, которые были заблокированы.