Преддипломную и дипломную практики и написание диплома Олег Иванович выполнил в Подольском научно-исследовательском технологическом институте (ПНИТИ, сегодня ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ»), куда и был распределён после окончания ВУЗа. На работу в ПНИТИ в качестве инженера-конструктора Олег Иванович Шанин вышел 25 марта 1975 г.
В 1978-80 гг. прошел обучение в очной аспирантуре МВТУ им. Н.Э. Баумана и защитил кандидатскую диссертацию по теплофизике ядерных реакторов. С 1981 г. работал в области теплофизики лазерных зеркал. В 1983 г. под его руководством создана лаборатория лазерной адаптивной оптики. В 1982-94 гг. были разработаны научные и инженерные основы силовой адаптивной оптики. По материалам этих работ в 1990 г. была защищена докторская диссертация. Разработка проблем адаптивной оптики продолжается и по настоящее время.
В 90-е годы Олег Иванович расширяет свою деятельность в сторону развития информационных технологий и создаёт лабораторию информационных технологий. В рамках международных проектов и соглашений им разрабатываются технические основы практической компьютерной телемедицины (1994-97 гг. – проект МНТЦ «Аппаратно-программные средства медицинской коммуникационной сети») и, начиная с 1996г., создаются автоматизированные системы учета и контроля ядерных материалов на предприятиях Госкорпорации «Росатом». С 2000 г. лаборатория проводит разработку отечественного защищенного программного обеспечения на базе ПО с открытым кодом Linux и защищенных информационных систем.
Исследовательскую деятельность И.О. Шанин сочетает с преподавательской работой. С 1985 по 1996 гг. читал специальные курсы лекций в Московском государственном открытом университете. В 1994 г. ему было присвоено ученое звание профессора. Многие годы И.О. Шанин являлся членом диссертационного совета ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ». Под его руководством защищено несколько кандидатских диссертаций. Помимо этого, И.О. Шанин является автором более 250 научных работ, 4 монографий и более 40 изобретений (все посвящены адаптивной оптике). В 2007 г. ему было присвоено почетное звание «Заслуженный конструктор Российской Федерации».