1961년 서울에서 태어났다. 삼양동 판잣집에서 자라며 가족이 생활고에서 벗어나려면 공부밖에 없다고 생각했다. 고려대학교 법학과에 입학한 뒤, 집안 생계를 위해 아르바이트와 학업을 병행하느라 고단한 청년기를 보냈다. 신군부 집권이 시작된 암울한 사회 분위기에서 고민과 장래 걱정이 많던 나날이기도 했다. 

고려대학교에서 법학 석사와 박사 학위를 받았고, 미국 예일대학교 로스쿨에서 객원연구원(Visiting Scholar)을 지냈다. 1984년 제26회 사법시험에 합격한 뒤, 대기업을 상대로 한 아파트 일조권 소송을 맡아 승소로 이끌었다. 이는 헌법상 환경권이 실질적인 권리로 인정받은 국내 최초의 사례였다. 이후 환경운동연합에서 활동하는 한편, 숙명여자대학교 법학과 겸임교수를 역임했다. 1994년부터 MBC 법률상담 프로그램 「오변호사 배변호사」를 비롯해 SBS 시사 프로그램 「그것이 알고 싶다」등을 진행했다. 

2000년 제16대 국회의원으로 정치에 입문했다. 시민단체 활동의 한계와 갈증을 제대로 풀고 싶었다. 이후 4년 연속 국정감사 우수의원으로 선정되었고, 정치자금법 및 선거법 개정안을 발의하고 통과시키는 데 주도적 역할을 하며 '오세훈법'으로 불리는 정치개혁입법을 완성했다. 그 뒤 한나라당 내 5공인사의 정계은퇴를 요구하며 자신도 물러났다. 

2006년 제33대 서울시장으로 당선되었고, 2010년 서울시 최초의 재선시장이 되었다. 재임 시절 '창의와 디자인'이란 프레임을 시정에 도입해, 회색도시였던 서울을 매력적으로 변화시키고 도시경제에 활력을 불어넣는 데 힘썼다. 대내적으로 서울시 사상 최고의 청렴도, 최대의 일자리 창출, 최고의 민원행정서비스 만족도, 최고의 대기질 개선 등의 기록을 남겼다. 대외적으로는 서울의 금융·관광·디자인 관련 국제 순위를 향상시켜 도시경쟁력을 높였다. 이에 「뉴욕타임스」는 "도쿄는 잊어라. 이제 디자인 애호가들이 서울로 모여든다."고 호평했다. 서울시장 퇴임 뒤에 한양대학교 공공정책대학원 특임교수를 지냈다. 

2013년 12월부터 2015년 1월까지, 한국국제협력단(KOICA) 중장기자문단에 지원해 무섭게 발전하고 있는 중남미 페루의 수도 리마와 동아프리카 르완다의 수도 키갈리에서 머물렀다. 각 나라의 수도 시청에서 환경, 도시행정, 법률 분야에 대해 자문했다. 동시에 우리가 지향해야 할 가치와 성장동력을 차분히 고민하고 공부하는 유익한 시간을 보냈다. 봉사활동에도 꾸준히 임했는데 매번 현지 사람들의 모습을 통해 행복, 감사, 겸손의 참의미를 되새기는 귀한 경험을 했다. 이제 대한민국으로 돌아와 지난 1년간의 인생 수업 이야기와 그동안 배운 것들을 책에 담아 나누고자 한다. 

저서로 《오후의 서울 산책》, 《서울은 불가능이 없는 도시다》, 《시프트》, 《미국 민사 재판의 허와실》, 《가끔은 변호사도 울고 싶다》 등이 있다.