Родился 7 сентября 1904 г. в Екатеринбурге.

Доктор технических наук (1954), профессор (1934).

Окончил химико-металлургический факультет Уральского университета (1925). Стажировался в Институте физической химии и электрохимии в Дрездене (Германия, 1929–1930).

Заведовал кафедрами электрохимии, физической химии Уральского университета (1934–1939, 1943), кафедрой теории металлургических процессов Уральского политехнического института (1943–1969). Руководил лабораторией физической химии металлургических расплавов, работал профессором-консультантом в Институте металлургии УФАН СССР (1949–1979).

Основные научные исследования посвящены электрохимии. О. А. Есин установил закономерности и предложил теорию совместного разряда на электроде различных ионов металлов (цинк, кадмий и др.) и водорода из растворов простых и комплексных солей; показал, что катодное осаждение металлов сопровождается концентрационной поляризацией, замедленным разрядом и кристаллизационными затруднениями. Исследуя электродную поляризацию, обнаружил эффект распадения поляризационной кривой осаждения металла на две ветви в присутствии добавок капиллярноактивного вещества (крезолсульфоновой кислоты), т. е. выявил влияние капиллярноактивных веществ на кинетику электродных процессов. Изучая строение двойного электрического слоя, установил эффект интерионного взаимодействия в поверхности, параллельной электродам; выявил линейный сдвиг потенциала нулевого заряда в отрицательную сторону с логарифмом активности электролита (1937, эффект Есина – Маркова); создал теорию смешанной кинетики электродных процессов.

Изучая механизм и кинетику высокотемпературных процессов восстановления расплавленных окислов (железо, кремний и др.), их взаимодействия с металлами, доказал адсорбционно-автокаталитический механизм процесса. Для систем «жидкий металл – шлак» обосновал электрохимическую природу их взаимодействия. Измерил межфазное натяжение на границе жидких металлов со штейном и шлаком и оценил адсорбируемость ряда компонентов, скорость диффузии элементов и перехода их из одной фазы в другую. Определил активности компонентов, емкости двойного слоя на границе металл–электролит (выявил многослойность ионной обкладки двойного слоя и развил теорию знакопеременной полислойной структуры этой обкладки). Показал, что шлаки являются микронеоднородными с распределением энергетически неравноценных анионов вокруг разных катионов и оценил долю электростатического взаимодействия в энергии межионных связей. Выполнил термодинамический анализ разных изотерм поверхностного натяжения растворов и молекулярно-кинетический анализ процессов пирометаллургии. Выявил особенности расплавленных силикатов (полианионные жидкости, микронеоднородность и полупроводниковый характер шлаков) и развил ионную теорию жидких шлаков. Обнаружил перемещение Р к катоду (а не к аноду) при электролизе фосфатов Са, сильное влияние тока на скорость окисления серы и растворения азота в шлаках. Изучил кинетику испарения воды из шлаков и оценил коэффициент диффузии Н₂ в них.

Разработал методику определения ЭДС и активностей компонентов в металлах и шлаках, метод непрерывного контроля состава жидких металлов и шлаков, извлечения из шлаков мелких корольков металлов и др. Выявил возможность легирования чугуна и стали без ферросплавов, очистки металла от вредных примесей и извлечения ценных цветных металлов из отвальных шлаков и др. Предложил струйчатый ртутный электрод.

Автор 510 научных публикаций, в том числе девяти монографий. Создатель научной школы в области физической химии пирометаллургических процессов. Подготовил 21 доктора наук и более 70 кандидатов наук.

Лауреат Государственной премии СССР (1982), премии имени акад. А. Н. Баха (1956).

Награжден орденами Ленина, двумя орденами Трудового Красного Знамени, медалями.

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1964).

Скончался 13 февраля 1979 г. в Свердловске.