Родился в 1968 году во Львове в семье медиков (отец — Ярослав Васильевич, тренер сборной СССР по боксу). В 1993 году с отличием окончил лечебный факультет Львовского государственного медицинского института по специальности «хирургия». В 1999 году защитил диплом юриста в Львовском государственном университете имени Ивана Франко. В 1991—1994 годах был председателем Студенческого братства города Львова.
С 1991 года — член Социал-национальной партии Украины (СНПУ). 1995—1998 годах — председатель львовской областной организации СНПУ. 1998—2003 годы — председатель киевской городской организации СНПУ. 1995—1998 годы — уполномоченный СНПУ по организационной работе. 1998 год — избран народным депутатом Украины. Входил в состав Комитета по вопросам бюджета Верховной Рады Украины. Февраль 2004 года — СНПУ переименована во Всеукраинское объединение «Свобода», председателем которого и стал Тягнибок.
В 1994—1998 годах — депутат львовского областного совета. Народный депутат Украины третьего (1998—2002) и четвёртого (2002—2006) созывов. С 2006 г. — депутат Львовского областного совета (фракция ВО «Свобода»). В 2008 году — кандидат на пост мэра Киева на досрочных выборах. В 2010 году был кандидатом в Президенты Украины, но не прошел во второй тур, набрав 1,43 % голосов по Украине (Больше всего — 5,35 % — во Львовской области, меньше всего — 0,19 % — в Донецкой).
Женат, воспитывает троих детей.
Олег Тягнибок неоднократно делал заявления, которые были расценены как русофобские и антисемитские. Одно из наиболее скандальных выступлений произошло 17 июля 2004 года в Ивано-Франковской области, когда на мероприятиях, посвящённых памяти одного из националистический вождей Украинской повстанческой армии — Дмитрию Клячкивскому (Клим Савур), Тягнибок выступил с такими словами:
В марте 2005 года в эфире «5 канала» он заявил, что с самого детства не предает своих взглядов, согласно которым «неукраинцы не испытывают внутренней благосклонности к украинской земле»; он также подтвердил, что в Ивано-Франковской области говорил о «тех, кто оккупировал Украину»: «я говорил о россиянах, я говорил о немцах, я говорил о жидах». Тогда же Олег Тягнибок заявил, что не намерен публично извиняться перед оккупантами за свои предыдущие выражения.
Чрезвычайный и полномочный посол Израиля на Украине Наоми Бен-Ами заметила по этому поводу, что «господин Тягнибок зря думает, что в посольстве Израиля не видели эту передачу», однако «действия господина Тягнибока не повлияют на отношения между нашими странами». Вице-президент Еврейской общины Украины Евгений Червоненко в 2009 году в интервью на вопрос "Почему молчит еврейская община, слыша лозунги на Западной Украине от представителей ВО "Свобода"?" отмечал: "если Тягныбок начнет призывать "бей жидов", вы увидите наши действия".
За высказывания на горе Яворыни в 2004 году исключён из блока Народного союза «Наша Украина». Однако, стоит заметить, что согласно решений судебных органов Украины разных инстанций, высказывания Олега Тягнибока не являются противоправными действиями (см., напр., решение Апелляционного суда Ивано-Франковской области от 14.02.2005 г. и не подлежащее обжалованию решение Шевченковского районного суда г. Киева от 16.07.2007 г.)
В интервью в августе 2008 года Тягнибок заявил: «национализма не бывает много».
В мае 2010 Тягнибок получил «золотой крест» ветеранов дивизии войск СС «Галичина».
Ветераны Первой украинской дивизии Украинской национальной армии, вручили его Тягнибоку с формулировкой «за заслуги перед Украиной».
Награда вручена в Канаде, где лидер «Свободы» провёл встречу с «участниками борьбы против московско-большевистских оккупантов».
Во время интервью Радио «Свобода» журналист Роман Скрыпин уведомил Тягнибока о том, что в русскоязычном разделе Википедии в статье о нём его причислили к сексуальным меньшинствам, о нём есть целый раздел, посвящённый «ксенофобским высказываниям». Тягнибок назвал это провокацией. Он также сказал, что:
Тягнибок сказал, что его партия обратится по этому поводу в Википедию. Также Тягнибок посетовал, что с интернет-изданиями бороться очень сложно, и что его партия уже пробовала пару раз судиться, но это бесперспективно.