Kariera trenerska Po zakończeniu kariery zawodniczej przeniósł się do Grecji, gdzie trenował miejscowe kluby: Olympiakos SFP (wicemistrzostwo Grecji w 1991 i 1992, Puchar Grecji w 1992), PAOK FC, AO Ionikos i AEK Ateny. We wrześniu 2003 został trenerem reprezentacji Ukrainy, którą w 2006 doprowadził do ćwierćfinału mistrzostw świata w Niemczech. W grudniu 2007 podał się do dymisji po nieudanych eliminacjach do mistrzostw Europy w 2008. Później został trenerem FK Moskwa, skąd odszedł w listopadzie 2008 za porozumieniem stron. 1 września 2009 objął stanowisko dyrektora sportowego Czornomorca Odessa. 21 kwietnia 2011 ponownie został selekcjonerem reprezentacji Ukrainy. W 2012 poprowadził drużynę na mistrzostwach Europy; drużyna zwyciężyła w pierwszym meczu ze Szwecją 2:1, jednak współgospodarze mistrzostw odpadli już w fazie grupowej, gdyż przegrali dwa kolejne spotkania z Francją 0:2 i z Anglią 0:1.
We wrześniu 2012 Ołeh Błochin został trenerem Dynama Kijów, po czym w październiku 2012 przestał pełnić funkcję selekcjonera reprezentacji Ukrainy. 16 kwietnia 2014 po przegranym meczu ligowym z Szachtarem Donieck został zwolniony z zajmowanego stanowiska.