Олег Протопопов родился в Ленинграде 16 июля 1932 года. Вместе с матерью он пережил блокаду. Спастись им помог отчим – поэт Дмитрий Цензор, который подарил пасынку первые коньки.
В 15 лет Протопопов пошел на занятия по фигурному катанию, а через четыре года его призвали в армию. В 1954 году фигурист стал выступать с Людмилой Белоусовой. Чтобы тренироваться вместе, его партнерше пришлось переехать в Ленинград. Они стали заниматься у Игоря Москвина, но часто самостоятельно придумывали номера.
Пара сработалась не только на льду, но и в жизни. В 1957 году они поженились. В 1964 и 1968 годах Протопопов и Белоусова стали олимпийскими чемпионами. Также они четыре раза получили титулы чемпионов мира и четыре раза чемпионов Европы.
В 1979 году пара вместе с Ленинградским балетом на льду поехала на гастроли в Швейцарию. Они решили не возвращаться в СССР и стали политическими беженцами. За это на родине Протопопова и Белоусову лишили всех званий, а их имена вычеркнули из советских справочников. Фигуристы пошли на такой шаг, так как хотели продолжить карьеру, но считали, что в СССР не смогут этого сделать. После того как они получили гражданство Швейцарии, пара выступила на открытии чемпионата Европы в Софии.
Белоусова умерла в 2017 году. Протопопов хранил урну с ее прахом в их доме в Гриндельвальде. Мужчина пережил свою супругу на шесть лет. Он скончался 3 ноября 2023 года.