Родился в колхозе им. Ленина (Янгиюльский район, Узбекская ССР). По национальности — кореец. На службе в Советской Армии с 1962 года. Выпускник Черниговского высшего военного авиационного училища в 1966 году. Участвовал в боевых действиях в Египте в 1970—1971 годах.
С 1971 года — лётчик-испытатель. Участвовал в государственных испытаниях самолётов Су-15, Су-17М2, Су-17МЗ, Су-25 и других. В 1987-1988 годах установил 8 мировых рекордов на Су-27. С 1986 года — заслуженный лётчик-испытатель СССР. В 1984-1999 годах — начальник летной службы ОКБ имени Сухого. В отставке с 1994 года.
Указом Президента Российской Федерации от 16 апреля 1997 года (N358) за мужество и героизм, проявленные при испытании специальной авиационной техники, Цою Олегу Григорьевичу присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением медали «Золотая Звезда».