Член-корреспондент РАН. Награжден орденом "Знак почета", орденом "Трудового Красного знамени", орденом "Октябрьской революции". Лауреат Премии им. Б.П. Константинова.
О.И. Сумбаев родился 4 февраля 1930 г. в Иркутске.
В 1954 г. он окончил физико-механический факультет Ленинградского политехнического института по специальности ядерная физика.
В 1953 году он пришел во Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии и поступил на работу в рентгенометрическую лабораторию. Здесь началась его работа по созданию первого в стране фокусирующего кристалл-дифракционного гамма-спектрометра. Уже в 1956 году спектрометр заработал. Это событие положило начало тщательным и всесторонним кристалл-дифракционным исследованиям и применению дифракционных методов в самых различных областях физики.
Работа "Создание двухметрового кристалл-дифракционного спектрометра и его применение к исследованию гамма-спектров" стала темой его кандидатской диссертации (1957 г.). Развитие этой темы нашло отражение в книге: "Кристалл-дифракционные гамма-спектрометры" (1963 г.). Эта уникальная книга до сих пор не устарела, являясь настольной книгой и учебником для многих российских специалистов.
В 1957 г. О.И. Сумбаев перешел на работу в филиал Физико-Технического института в Гатчине, где началось строительство нового реактора. Спектрометр был установлен в комнате рядом с реакторным залом. Уже в 1961 г. были получены первые экспериментальные результаты по эффекту Моссбауэра в изотопах вольфрама. Это была одна из первых работ, выполненных на реакторе ВВР-М. И сейчас спектрометр ГСК-1 успешно используется для измерений малых энергетических смещений рентгеновских линий.
В 1957 г. Олег Игоревич обнаружил новое явление, открытие принесло ему мировую известность. Это так называемое явление упругой квазимозаичности кристаллов. Глубокое понимание и возможность точно рассчитать свойства кристаллов качественно изменило сам подход к созданию новых кристалл-дифракционных приборов. Полученные результаты позволили О.И. Сумбаеву вместе с учеником и коллегой А.И. Смирновым сконструировать и построить лучший в мире 4-х метровый гамма-спектрометр ГСК-2, который был установлен на горизонтальном канале реактора ВВР-М практически сразу же после пуска реактора и применялся для изучения гамма-спектров в ядерных реакциях, вызываемых нейтронами.
В 1966 г. Олег Игоревич защитил докторскую диссертацию на тему: "Малые энергетические смещения рентгеновских линий". В 1975 г. получил звание профессора и в 1979 г. был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР. С 1962 года он был бессменным руководителем сначала сектора, а потом лаборатории рентгеновской и гамма-спектроскопии, которая положила начало нескольким самостоятельным группам и лабораториям со своими тематиками.
С момента образования в 1971 г. до 1985 г. О.И. Сумбаев был директором Ленинградского института ядерной физики им. Б.П. Константинова АН СССР.
В 1985 г. О.И. Сумбаеву была присуждена академическая Премия им. Б.П. Константинова за цикл работ, связанных с обнаружением и исследованием эффекта химических смещений рентгеновских линий в тяжелых элементах и его применением для изучения кристаллохимических связей.
Олег Игоревич Сумбаев внес существенный вклад в развитие физики дифракции рентгеновских и гамма лучей, а также нейтронов в совершенных и упруго деформированных кристаллах. Созданный им метод измерения малых энергетических смещений рентгеновских линий позволил получить совершенно новые результаты и открыть ряд новых направлений исследования. Олег Игоревич Сумбаев являлся основателем и руководителем научной школы дифракционных исследований.
В ряде научных центров (в России, США, Швейцарии, Германии, Франции) построены кристалл-дифракционные спектрометры, в которых используются рекомендованные в работах О.И. Сумбаева кристаллографические плоскости и ориентации вырезки кристаллов.
На созданных в Гатчине под руководством О.И. Сумбаева и А.И. Смирнова кристалл-дифракционных спектрометрах для исследования адронных атомов в ИФВЭ (Серпухов) были измерены массы ка-минус-мезона и сигма-минус-гиперона, а в Институте Пауля Шерера (Швейцария) изучались пионные атомы. Эти исследования стали возможны благодаря созданию мезонообразующей мишени путем помещения образца в прямой пучок ускорителя, что повысило выход адронных атомов на несколько порядков, а мишень получила мировое признание под названием "гатчинской".