В 1922 г. обнаружил у некоторых кристаллических полупроводников (цинкита и других) способность генерировать электрические колебания высокой частоты. Детекторы, которые были известны в то время, работали неустойчиво, наблюдалось непостоянство детектирующей точки. И Лосев решил искать пути их усовершенствования. В процессе исследований Олег Владимирович сумел обнаружить в детекторе из цинкита (минеральная окись цинка) со стальным острием способность возбуждать в радиотехнических контурах незатухающие колебания. Это открытие принесло молодому ученому мировую известность. Оно легло в основу созданного им в 1922 году безлампового радиоприемника. Очень скоро, используя детекторы-генераторы, радиолюбители начали делать и радиопередатчики, пригодные для связи на несколько километров. Это был подлинный триумф.
В 1925—26 гг. открыл и изучил явление преобразования в нелинейных двухполюсниках сигнала одной частоты в сигнал другой частоты с любым отношением частот. В 1927 г. обнаружил свечение генерирующего полупроводникового кристалла карборунда («свечение Лосева»). Лосев изучил также фотоэлектрический эффект в полупроводниках, предложил новый способ изготовления фотоэлементов. Он изучал, что происходит в полупроводниках под влиянием освещения, и обнаружил так называемый емкостный фотоэффект. Он исследовал характеристики протекания по полупроводникам тока и отступления от линейных законов. Олег Владимирович внес много нового в изучение генерирования электрических колебаний не только в обычных контурах, но и в релаксационных схемах, так называемых НС-колебаниях, указав для них практическое применение. Он предложил остроумные схемы ламповых и кристаллических устройств для изменения частоты (не только повышения, но и понижения ее). Наблюдаемые в них явления, относящиеся к области нелинейной радиотехники, он назвал «трансгенерацией».
На рубеже 1929 года О. В. Лосев был переведен в числе других сотрудников в Ленинград, где он работает в научных и учебных институтах. В 1938 году совет Ленинградского политехнического института присуждает О. В. Лосеву ученую степень кандидата физико-математических наук. Последней его работой, которая проводилась в дни блокады Ленинграда, была конструкция прибора для обнаружения металлических предметов в ранах. Умер Олег Владимирович от голода в 1942 в блокадном Ленинграде, работая научным сотрудником Ленинградского физико-технического института.