украинский патофизиолог. Член-корреспондент Академии Наук СССР и Академии Наук УССР. Заслуженный деятель науки и техники УССР. Сын президента Академии Наук УССР и вице-президента АН СССР А. А. Богомольца.
Так же как отец, выбрал профессию ученого-медика. В 1934 г. окончил Киевский медицинский институт. Участвовал в разработках отца, связанных с вопросами переливания крови. Занимался созданием по всему Советскому Союзу пунктов сбора донорской крови и ее переливания. Сферы научной заинтересованности: аллергия, иммунитет, переливание крови, реактивность организма, механизм действия антиретикулярной цитотоксической сыворотки (АЦС), терапия лучевых поражений и др. Этим вопросам посвящено около 60 его научных работ.
После смерти отца возглавил Институт экспериментальной биологии и патологии Министерства здравоохранения СССР. Вскоре в Киеве состоялось выездное заседание «Научного совета по вопросам физиологического учения Павлова». А. Богомолец посмертно обвинялся в торможении павловского учения, поддержке «морганизма-вейсманизма» (хотя генетика была вне сферы его научных интересов). Острой критике подвергалось учение А. Богомольца о соединительной ткани как «не соответствующее учению Павлова». Институт оказался под угрозой закрытия. Угроза эта исчезла лишь после смерти И. В. Сталина. С 1953 по 1980 гг. уже О. Богомолец заведовал лабораторией патофизиологии Украинского НИИ фармакологи и токсикологии. Одновременно возглавлял кафедру патофизиологии Киевского института усовершенствования врачей. С 1964 г. – член-корреспондент Академии Наук УССР. С 1980 г. – научный консультант Института физиологии АН УССР. Лауреат премии им. Александра Богомольца (1971). Способствовал увековечению памяти А. А. Богомольца в Институте физиологии НАН Украины, сохранению его архива.