После окончания академии Олег Викторович Болховитинов проходил службу в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского на должностях старшего инженера и младшего научного сотрудника. После успешной защиты кандидатской диссертации Олег Викторович проходил службу старшим научным сотрудником, начальником отделения НИЛ, преподавателем, старшим преподавателем, начальником НИЛ, заместителем начальника кафедры.

В этот период О. В. Болховитинов проявил себя не только специалистом в области военно-научных исследований, но и высококлассным педагогом. После защиты докторской диссертацией Олег Викторович в 1987 г. назначается начальником кафедры авиационных комплексов и конструкции летательных аппаратов, где проявил себя талантливым руководителем научно-педагогического коллектива.

Внес большой вклад в развитие базовых дисциплин кафедры: «Конструкция и прочность ЛА», «Боевые авиационные комплексы и их эффективность», «Теория вероятностей и математическая статистика». Способствовал совершенствованию дипломного проектирования.

Ведущий ученый. Разработал основы теории оценки боевой живучести ЛА при их проектировании и содействовал ее практическому применению в ОКБ и научных учреждениях.

Лично Олег Викторович подготовил 2 докторов и 14 кандидатов технических наук.

Автор более 150 научных трудов, среди которых 4 учебника, свыше 40 учебных пособий, научно-методические статьи

После увольнения из Вооруженных Сил работал профессором кафедры авиационных комплексов и конструкции летательных аппаратов.

Награжден орденом Красной Звезды, 12 медалями, в том числе медалью «За воинскую доблесть», медалью «Ветеран Вооруженных Сил».