Era fill d’Oleguer, secretari de Ramon Berenguer I, i de Guisla. Entrà a la canònica de Barcelona encara infant (1070) i signà successivament com a clergue (1087), diaca (1089), prevere i prepòsit (1092). El 1093 era canonge augustinià i prepòsit de la comunitat de Sant Adrià de Besòs, fundada pel bisbe de Barcelona i antic abat de Sant Ruf, Bertran. El 1110 passà a Sant Ruf d’Avinyó, d’on fou elegit abat. El 1115 acompanyà la comtessa Dolça de Provença a Barcelona amb motiu del seu casament amb Ramon Berenguer III i hi fou aclamat com a bisbe de Barcelona. Renuncià, però, el càrrec i fugí al seu monestir de Sant Ruf; tanmateix, el papa Pasqual II confirmà l’elecció a instàncies del comte de Barcelona, que gestionà amb ell la restauració de la metròpoli de Tarragona, que era jurídicament vacant des del 1099. El papa li confià el bisbat de Barcelona i l’obligació de restaurar Tarragona, d’acord amb el desig del comte (1116). Fou consagrat bisbe a Magalona i s’integrà al seu bisbat pel desembre de 1116. El 1117 obtingué la subjecció a la mitra barcelonina del monestir de Sant Cugat, i tot seguit s’aplicà a la restauració de Tarragona, que el comte li cedí amb la seva contrada el 1118. El 1119 el nomenà arquebisbe de Tarragona sense abandonar la direcció de la diòcesi de Barcelona.
La seva activitat fou molt notable per tot el país, acompanyat sempre dels bisbes Ramon Gaufred de Vic i Berenguer Dalmau de Girona. Assistí als concilis de Narbona (1118), de Tolosa (1119) i al I del Laterà (1123). El 1125 anà a Terra Santa, i dos anys després aconseguí que es portés a terme el difícil acord comercial entre catalans i genovesos. Fou en tot moment conseller del comte Ramon Berenguer III. Davant la impossibilitat de consolidar la restauració material de Tarragona, la confià, amb permís del comte, al normand Robert Bordet, al qual cedí els seus drets senyorials sobre Tarragona i la comarca (1129). El 1130 assistí al concili de Clarmont, on fou nomenat legat pontifici d’Hispània en la lluita contra els musulmans. El 1131 Tarragona fou definitivament repoblada, i el papa lloà aquesta acció. Alhora, Oleguer començà a tenir problemes per les exagerades atribucions concedides poc abans al príncep normand, sobretot a partir de l’adveniment del comte Ramon Berenguer IV (1131). Actuà sempre com a arquebisbe de Tarragona, però des de la ciutat de Barcelona, on celebrà sínodes i predicà alguns sermons, que s’han conservat. Morí, assistit pels seus canonges, el dia 6 de març, diada en què se celebra la seva festa. Tot seguit fou venerat com a sant, tot i que el seu culte no fou aprovat per Roma fins el 1675. El seu cos descansa en un sepulcre d’alabastre, construït vers el 1600, a la capella del Sant Crist de Lepant de la catedral de Barcelona.