Олег Протопопов и Людмила Белоусова придумали и первыми исполнили многие элементы, которые впоследствии вошли в обязательную программу соревнований фигуристов.
Олег Протопопов вырос в Ленинграде, пережил блокаду. По воспоминаниям Протопопова, первые коньки подарил ему отчим, поэт Дмитрий Цензор, он же «спас нам жизнь, вытащив нас с мамой из блокадного Ленинграда, когда мы были уже на грани смерти».
Фигурным катанием Олег начал заниматься очень поздно — в 15 лет. Первые годы выступал в паре с Маргаритой Богоявленской. В 1954 — с Людмилой Белоусовой. Выступать на Европейских и мировых первенствах начали в 1958 году, в том же году партнёры поженились.
С 1954 Белоусова и Протопопов тренируются под руководством И. Б. Москвина, а также некоторое время — П. П. Орлова, с 1967 стали работать вдвоем, самостоятельно придумывали свои программы. К 1957 году они были серебряными призёрами первенства СССР и мастерами спорта. На международной арене дебютировали в 1958. Технический арсенал спортсменов был небогатым, к тому же сказалась неопытность, поэтому они перенервничали и выступили не очень удачно — дважды упали, исполняя несложные элементы.
В 1960-е пара значительно выросла как в техническом так и в художественном плане. Впервые ими были исполнены тодес вперед на внутреннем ребре и т. н. «космическая спираль». Первый успех пришёл в 1962 году: фигуристы наконец впервые выиграли чемпионат СССР (с десятой попытки!) и заняли 2-е места на чемпионате Европы и чемпионате мира. На Олимпиаде-64 неожиданно, с преимуществом в один судейский голос обыграли безусловных фаворитов М.Килиус — Х.-Ю.Боймлер (ФРГ). Шедеврами стали их программы 1965-68, в которых вдохновенно, с тонким психологизмом раскрыт образ влюбленных (на муз. Рахманинова и Бетховена), достигнута практически абсолютная синхронность всех движений, удивительная красота и плавность линий. Белоусова — Протопопов повели мировое парное катание по пути художественного обогащения программ. Однако в 1966 острейшую конкуренцию им составила новая пара Жук — Горелик, проигравшая на чемпионате мира лишь одним судейским голосом. На чемпионате мира 1968 программа была доведена до идеала и судьи выставили оценки 6,0 за артистизм.
Однако затем пара стала проигрывать более молодым советским парам, чрезвычайно усложнившим программу. На чемпионате мира 1969 допустили несколько ошибок и заняли 3-е место. В 1970 на чемпионате СССР лидировали после исполнения обязательной программы, однако по сумме двух видов остались лишь четвёртыми и не попали в сборную страны (впоследствии заявили о судейском сговоре). На чемпионате СССР 1971 пара лишь 6-я, а в апреле 1972 — третья (в отсутствии сильнейших пар), после чего спортсмены покинули любительский спорт, Протопопов был участником чемпионата СССР 20 лет, причем на последнем чемпионате выступал в возрасте 39 лет.
Уйдя из большого спорта, не расстались с фигурным катанием, работали в Ленинградском балете на льду.
Олег Протопопов и Людмила Белоусова были очень дружны с семьей известного спортивного журналиста Аркадия Галинского, которого называют великим диссидентом от спорта, «Солженицыным» советского спорта, и когда он был уволен из всех редакций без права работы, не боялись поддерживать его и его семью.
В 1979 году во время зарубежных гастролей фигуристы решили остаться в Швейцарии и с тех пор проживают в Грюнденвальде. В 1995 году Олег Протопопов и Людмила Белоусова получили швейцарское гражданство.
25 февраля 2003 года, впервые за 20 с лишним лет, приехали в Российсую Федерацию по приглашению Вячеслава Фетисова. В ноябре 2005 года посетили Россию по приглашению Федерации фигурного катания Санкт-Петербурга.
Негативно оценивает Новую систему судейства, указывая, что она не оставляет места для творчества.
Награждён двумя орденами Трудового Красного Знамени (1965, 1968), призом Жака Фавара Международного союза конькобежцев.