«Звезда» официально объявила, что Олег Леонтьев стал главным тренером команды. Контракт со специалистом рассчитан до конца сезона 2025/26
Его тренерская карьера началась в октябре 2010 года в «Кристалле» на позиции главного тренера. Он проработал там до сентября 2011 года, а затем вернулся в команду в сезоне 2012/13 на должность старшего тренера. С декабря 2013 года по конец сезона 2014/15 занимал пост старшего тренера в «Ижстали» из Ижевска. В сезоне 2015/16 он стал старшим тренером «Автомобилиста» из Екатеринбурга и проработал до октября 2016 года. Следующий сезон, 2016/17, он провел в качестве старшего тренера «Югры» из Ханты-Мансийска.
В сезоне 2017/18 он сначала работал старшим тренером, а с 16 января 2018 года исполнял обязанности главного тренера «Адмирала» из Владивостока. С ноября 2018 года до конца сезона 2020/21 он возглавлял «Горняк» из Учалов. С 2021 по 2025 годы был главным тренером «Нефтехимика» из Нижнекамска.
Пресс-служба ХК «Звезда»