Математик, географ, геофизик, астроном. Академик АН СССР (1935, чл. – корр. с 1933), АНуССР(1934), профессор(1924). Один из организаторов освоения Северного морского пути. Заложил основы теории происхождения Земли и планет.

Родился в г. Могилеве. Окончив с золотой медалью Киевскую классическую гимназию (1909), поступил на физико-математическое отделение Киевского университета Св. Владимира. Успешно завершив учебу (1913), был оставлен для подготовки к профессорскому званию. С 1916 г. – приват-доцент Киевского университета С октября 1917 г. – начальник управления по продуктообмену Наркомата продовольствия, в 1918–1920 гг. член коллегии Наркомпрода, с 1920 г. – заместитель председателя Главного комитета профессионально-технического образования, по должности входил в состав коллегии Народного комиссариата просвещения. В 1920-е годы возобновил преподавание математики в вузах. В 1929 г. основал кафедру высшей алгебры физико-математического факультета Московского государственного университета (с 1933 г. – механико-математический факультет МГУ), которой заведовал до 1949 г. В 1930-1932 гг. – директор Всесоюзного арктического института, в 1932–1938 гг. – начальник Главного управления Северного морского пути (ГУСМП). В 1939-1942 гг. – вице-президент АН СССР. С 1951 г. – заведующий геофизическим отделением МГУ.

Под руководством профессора Д. А. Граве выполнил исследования по алгебре и теории групп, по результатам которых подготовил монографию «Абстрактная теория групп» (1916). Она дважды переиздавалась с СССР, переведена на английский язык, издана в США.

В Киевском университете возглавлял объединение научной молодежи «Молодая академия». В 1920-е годы предлагал проекты по реформе системы высшей школы, выступал за организацию профессионального образования молодежи, создание техникумов, обеспечение повышения квалификации рабочих заводов и фабрик, перестройку школьного обучения. Ввел в обиход слово «аспирант».

В 1921–1924 гг. одновременно заведовал Государственным издательством. Один из основателей и главный редактор Большой советской энциклопедии (1924–1942).

Интересовался проблемами естествознания и истории науки, возглавлял секцию естественных и точных наук в Коммунистической академии, читал лекционный курс по истории науки.

В 1928 г. принимал участие в организованной АН СССР первой экспедиции по изучению ледников и восхождению на наиболее высокие вершины Западного Памира. В 1929–1930 гг. возглавил экспедицию на ледоколе «Седов». Она организовала на Земле Франца-Иосифа первую научную станцию. На станции был собран ценный материал, который позволил О. Ю. Шмидту выступить с предложением пройти весь Северный морской путь в одну навигацию. Это впервые осуществила экспедиция под его руководством на пароходе ледокольного типа «Сибиряков» (1932). Впервые в истории за два месяца экспедиция прошла путь от Архангельска до Тихого океана. Один из важнейших результатов перехода – создание Главного управления Северного морского пути, на которое были возложены освоение и техническое оснащение этой трассы, исследование недр полярных территорий, организация многообразной научной работы. Вдоль побережья началось строительство метеостанций, развитие радиосвязи.

Для проверки возможности плавания по Ледовитому океану транспортных судов в марте 1933 г. по пути «Сибирякова» был направлен пароход (не ледокол!) «Челюскин» во главе с О. Ю. Шмидтом и В. И. Ворониным Он пробился в Берингов пролив, но, зажатый льдами, выйти в Тихий океан не смог и 13 февраля 1934 г. затонул. Участники экспедиции высадились на льдину, где провели два месяца, прежде чем их обнаружили летчики полярной авиации и на самолетах переправили на Большую землю. О. Ю. Шмидт покинул лагерь одним из последних.

О. Ю. Шмидт в 1937 г. возглавил воздушную экспедицию на Северный полюс для создания первой дрейфующей станции, в дальнейшем названной «СП-1». За эту операцию ему присвоили звание Героя Советского Союза.

По инициативе ученого был создан Институт теоретической геофизики АН СССР, директором которого он являлся до 1949 г. (преобразован в Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта РАН).

Принимал участие в работе Особой комиссии по изучению Курской магнитной аномалии (1923). Интересовался вопросами возникновения Земли и других планет, закономерностей их физических и иных характеристик. Разрабатывал космогоническую гипотезу образования тел Солнечной системы в результате конденсации околосолнечного газово-пылевого облака В настоящее время эта теория происхождения Земли и планет является общепризнанной в мире.

Награжден орденами Ленина (1932,1937,1953), Красной Звезды (1934), Трудового Красного Знамени (1937,1945), медалями.

Имя О. Ю. Шмидта носят Институт физики Земли РАН, остров в Карском море, мыс и поселок на побережье Чукотского моря, пик и перевал на Памире, равнина в Антарктиде, ледокол исследовательского назначения, астероид, кратер на Луне, русско-германская лаборатория в Арктическом и Антарктическом научно-исследовательском институте, мыс на побережье Чукотки, остров на архипелаге Северная Земля, проспект в Могилеве и улицы во многих городах стран СНГ.

За выдающиеся научные работы в области исследования и освоения Арктики учреждена премия имени О. Ю. Шмидта (1995).