После призыва направлен во 2-ое Ленинградское военное авиационное техническое училище В начале войны училище было эвакуировано в г.Ишим (Тюменская обл.). Училище готовило механиков по вооружению для ВВС Красной Армии.

После нескольких месяцев подготовки направлен в действующую армию.

Воевал в составе 603 ближнего бомбардировочного авиаполка.

До 19 мая 1942г. находился на Западном фронте. Участвовал в обороне Москвы.

С июня 1943г.- на Степном фронте.

Механик авиавооружения 511 отдельного разведывательного авиаполка. Командир полка- майор Бабанов Анатолий Александрович. На вооружении полк имел самолеты Пе-2.

Полк участвовал в Курской битве и Харьковской операции. Экипажи полка вели разведку в районах Белгород, Харьков, Полтава, Кременчуг, Кривой Рог.

Осенью 1943г. полк в составе 2 Украинского фронта.

В конце марта 1944г. командиром полка назначен подполковник Берман Семен Давидович.

К концу апреля 1944г. старший сержант Венцель подготовил материальную часть стрелково-бомбардировочного вооружения на самолетах полка к 405 боевым вылетам, не имея ни единого случая отказа.

Приказом от 28 апреля 1944г. был награжден медалью «За боевые заслуги».

Награжден медалью «За оборону Москвы».

Летом 1944г. полк участвовал в Ясско-Кишиневской операции.

В 1945г. полк базировался на аэродромах г.Кечкемет, Вечеш (г.Будапешт),г. Дьер (все Венгрия).

Олег Николаевич служил в составе эскадрильи под командованием Героя Советского Союза капитана Завадского Владимира Георгиевича.

В конце марта 1945г. экипажи эскадрильи участвовали в разведывательной операции штаба 5-й воздушной армии, позволившей с воздуха разведать местоположение в Австрийских Альпах немецких авиазаводов и стартовых площадок ракет ФАУ.

Олег Николаевич был ранен. После госпиталя вернулся в полк.

В декабре 1945г. старший сержант Венцель был награжден медалью «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

Демобилизован в марте 1948г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны I степени.