Актёр театра и кино. Народный артист России (1996). Учился в ГИТИСе им. А.В. Луначарского. Играл на сцене Казанского русского БДТ им. Качалова (с 1971 г.), Московского ТЮЗа (с 1974 г.), театра на Малой Бронной (1978-2003), театра Сатиры (с 2004 г.), театра "Модерн" (2005), сотрудничал и с другими театрами. Всего сыграл более чем в 60 спектаклях. За роль Несчастливцева в спектакле "Лес" получил в 1992 году приз "Хрустальная роза", а в 1999 г. за роль Дягилева в спектакле "Нижинский, сумасшедший божий клоун" в номинации "Злодей" получил премию "Чайка". За годы творческой жизни снялся более чем в 40 фильмах и фильмах-спектаклях, назову лишь некоторые фильмы и роли:
"Кабачок "13 стульев"" (1966-1980) - пан Збышек;
"Странная женщина" (1977) - Юра Агапов;
"Второе рождение" (1980) - Гена Русанов;
"Снег в сентябре" (1984) - Сергей Тимурович;
"Конец Вечности" (1987) - Эндрю Харлан;
"Бродячий автобус" (1989) - Сергей Павлович;
"Я не вернусь" (2005) - Роман Петрович. Последняя роль в кино - Фрэнк в фильме-спектакле "Роковое влечение" (2016).
Скончалcя О.М. Вавилов 22 февраля 2022 года, похоронен в Москве на Троекуровском кладбище (21 уч.).