Родился г. в Туле.
В 1998 окончил Тульский государственный университет: учился одновременно на очном отделении факультета транспортного машиностроения и на вечернем отделении экономического факультета. В 2006 получил диплом Российской академии государственной службы при президенте РФ (ныне — Российская академия народного хозяйства и государственной службы при президенте РФ).
Кандидат экономических наук. Защитил диссертацию на тему «Формирование и оценка эффективности инвестиций в социальную сферу» в Белгородском государственном технологическом университете им. В. Г. Шухова (2007).
С 1996 по 2000 работал на различных предприятиях Тулы экономистом, управляющим, заместителем директора. Вступил в КПРФ в 1997. В 1998 стал секретарем первичной партийной организации КПРФ в Центральном районе Тулы. С 1999 – член бюро центрального районного комитета КПРФ, член контрольно-ревизионной комиссии Тульской городской партийной организации. В 2001 был избран первым секретарем Тульского городского комитета КПРФ. С 2002 по 2014 был вторым секретарем Тульского областного комитета КПРФ. В 2014 стал руководителем Тульского областного комитета КПРФ. С 2004 входит в состав центрального комитета КПРФ. В 1998-2000 работал помощником депутата Тульской городской думы. В 2000 избран депутатом Тульской областной думы III созыва по Скуратовскому одномандатному избирательному округу. Был членом комитета по экономической политике, налогам и собственности, а также заместителем председателя думской комиссии по вопросам средств массовой информации. С апреля по октябрь 2004 был главой администрации муниципального образования «Город Ефремов и Ефремовский район» (Тульская область). 3 октября 2004 по списку КПРФ был избран депутатом Тульской областной думы IV созыва, где был заместителем председателя думского комитета по бюджету и финансам. 11 октября 2009 избран в Тульскую областную думу V созыва от КПРФ. Был руководителем партийной фракции, а также заместителем председателя областной думы. 30 января 2012 г. досрочно сложил с себя полномочия депутата в связи с переходом в Госдуму РФ. С 2012 – депутат Государственной думы РФ от КПРФ. В 2011 баллотировался в Госдуму VI созыва в составе региональной группы №64 федерального списка КПРФ от Тульской области. Занимал вторую позицию после Василия Стародубцева. По итогам голосования 4 декабря 2011 в Думу не прошел, депутатский мандат получил Стародубцев. В ночь на 30 декабря Василий Стародубцев скончался. 27 января 2012 ЦИК России передал освободившийся мандат Олегу Лебедеву, 31 января он приступил к исполнению депутатских обязанностей. В Думе VI созыва был членом комитета по природным ресурсам, природопользованию и экологии, входил во фракцию КПРФ. 18.09.2016 избран депутатом Государственной думы РФ VII созыва по списку КПРФ (первый номер в региональной группе №19, Владимирская, Рязанская и Тульская области). Является членом фракции КПРФ. 18.09.2016 баллотировался на пост губернатора Тульской области от КПРФ. На выборах занял второе место (7,53% голосов), уступив действующему главе области, самовыдвиженцу Алексею Дюмину (84,17%). С 2021 — депутат Государственной думы РФ VIII созыва. Был избран 19 сентября 2021 от партии КПРФ по федеральному округу (возглавлял региональную группу №21, Вологодская, Новгородская, Псковская, Тверская обл.). Баллотировался также по Тверскому одномандатному избирательному округу №179 (Тверская обл.). Набрал 17,54% голосов, уступил кандидату от «Единой России» Юлии Сарановой (30,91%).