После окончания академии Олег Константинович Рогозин до 1963 г. проходил службу в одном из военных представительств. С 1967 по 1971 г. — преподаватель военной кафедры Московского авиационного института. С 1971 г. — старший военпред, затем начальник Управления опытного строительства и серийных заказов авиатехники ВВС.

Внес большой вклад в разработку и внедрение в войска нового поколения боевых авиакомплексов Ту-160, Су-27, МиГ-29, Ан-124, Ан-72, Ми-28; авиационного ракетного вооружения, авиадвигателей, а также новой гражданской авиатехники Ил-76МТ, Ил-86, Як-42, Ан-74.

О. К. Рогозину принадлежала идея создания одноместного вертолета К-50 «Черная акула», он предложил программу проведения ускоренных испытаний авиадвигателей. Организовал работ по форсированному освоению самолета-штурмовика Су-25.

Благодаря заботам Олега Константиновича Рогозина о подготовке инженерных кадров для ВВС, академия регулярно оснащалась новой авиационной техникой.

Награжден орденом Октябрьской Революции, 2 орденами Трудового Красного Знамени, орденом «За службу Родине в Вооруженных Силах СССР» 3 степени, орденом «Знак Почета», рядом медалей.