Олег Каэтани родился в 1956 году в Лозанне в семье выдающегося дирижера и композитора Игоря Маркевича. Обучался в римской Академии Санта-Чечилия дирижированию у Франко Феррары, композиции у Ирмы Равинале. Продолжил образование в Московской государственной консерватории имени П. И. Чайковского в классе Кирилла Кондрашина и Санкт-Петербургской государственной консерватории имени Н. А. Римского-Корсакова в классе Ильи Мусина. Огромное влияние на профессиональное становление Каэтани оказала Надя Буланже.
Лауреат международных конкурсов Итальянского радио и телевидения RAI в Турине и имени Герберта фон Караяна в Берлине. Дебютировал на театральной сцене в 17-летнем возрасте исполнением «Поединка Танкреда и Клоринды» Монтеверди и других мадригалов в собственной аранжировке. Первым официальным назначением дирижера стал пост ассистента Отмара Зуйтнера в Берлинской государственной опере Унтер-ден-Линден. С 2005 года сотрудничает с Английской национальной оперой. В 2002–2005 гг. был главным дирижером, в 2005–2009 гг. – также художественным руководителем Мельбурнского симфонического оркестра. Ранее руководил Веймарской государственной капеллой, был первым капельмейстером Франкфуртской оперы, музыкальным директором в Висбадене и Хемнице.
Сегодня в репертуаре дирижера – обширный спектр симфонических и оперных произведений. Он выступает на самых престижных сценах мира, в числе которых театр Ла Скала в Милане, Мариинский театр в Санкт-Петербурге, Королевский театр Ковент-Гарден в Лондоне, Опера Сан-Франциско, Венская государственная опера, Сиднейская опера, фестивальный театр «Флорентийский музыкальный май», Линкольн-центр в Нью-Йорке, Академия Санта-Чечилия в Риме, Сантори-холл в Токио, Дрезденская государственная капелла. Маэстро сотрудничал с выдающимися солистами современности, такими как Марта Аргерих, Святослав Рихтер, Даниил Трифонов, Вадим Репин, Миша Майский, Готье Капюсон, Виктория Муллова, Эмманюэль Паю.
С 1999 года Каэтани поддерживает особенно тесные отношения с Оркестром имени Джузеппе Верди в Милане. Гастролировал с коллективом по Южной Америке, в Испании, Австрии (в Зальцбурге), в апреле 2008 года выступил с ним перед президентом Италии и папой Бенедиктом XVI в Ватикане (концерт транслировался Евровидением в прямом эфире).
Центральное место в репертуаре дирижера занимает музыка Шостаковича. Каэтани перевел либретто оперы «Нос» на немецкий язык для постановки во Франкфурте (1991), провел итальянскую премьеру оперетты «Москва, Черемушки» (2007). Исполнял в разных странах оперы, балеты, концерты и сюиты Шостаковича, впервые в Италии записал все симфонии композитора с Оркестром имени Верди. Записи получили оценки 10/10 от изданий Classical Today (США), ffff Télérama (Франция) и Record Geijutsu (Япония). Кроме того, за записи симфоний Тансмана и Гуно маэстро был удостоен четырех премий Diapason d'Or.
В прошедшие сезоны под управлением Олега Каэтани прошли спектакли «Хованщина» Мусоргского, «Влюбленный сэр Джон» Воан-Уильямса, «Мадам Баттерфляй», «Богема» и «Тоска» Пуччини в Английской национальной опере, «Летучий голландец» Вагнера в Римской опере, «Дитя и волшебство» Равеля в Театре Елисейских Полей в Париже, «Человеческий голос» Пуленка, «Замок герцога Синяя Борода» Бартока и «Дон Карлос» Верди в Опере Кёльна, «Мадам Баттерфляй» в Берлинской государственной опере и Опере Осло, «Тоска» в Королевском театре Ковент-Гарден в Лондоне (дебют) и Опере Сан-Паулу, «Леди Макбет Мценского уезда» Шостаковича в Осло и Хельсинки, «Тоска» и «Турандот» Пуччини в Мариинском театре, «Узник» Даллаппикколы с оркестром Мариинского театра на фестивале «Звезды белых ночей», «Искатели жемчуга» Бизе, «Так поступают все женщины» Моцарта и «Кармен» Бизе в Театре Верди в Триесте, «Отелло» Верди в веймарской Земпер-опере.
Олег Каэтани регулярно дирижирует известными оркестрами, среди которых Дрезденская государственная капелла, Мюнхенский филармонический оркестр, оркестры Баварского радио, лейпцигского Гевандхауса, берлинского Концертхауса, Венский симфонический оркестр (с которым он записал оперу «Полиевкт» Доницетти для EMI/CBS), Филармонический оркестр Радио Франс, зальцбургский оркестр Моцартеум, Национальный симфонический оркестр Итальянского радио RAI, оркестры Академии Санта-Чечилия и фестиваля «Флорентийский музыкальный май», Филармонический оркестр Монте-Карло, Госоркестр России имени Е. Ф. Светланова, БСО имени П. И. Чайковского, Симфонический оркестр Ёмиури в Токио, Национальный симфонический оркестр Испании, Гонконгский филармонический оркестр, симфонические оркестры Бамберга, Берна, Ниццы, Токио, Сиднея, Монреаля, Тайбэя, филармонические оркестры Страсбурга, Катара и другие.
В сентябре 2021 года маэстро исполнил оперу «Карлик» Цемлинского с Национальным оркестром Радио Румынии на фестивале Джордже Энеску в Бухаресте. В числе предстоящих ангажементов – «Пиковая дама» Чайковского в Гессенском государственном театре Висбадена, «Сельская честь» Масканьи и «Паяцы» Леонкавалло в Опере Катании, «Волшебная флейта» Моцарта в Новой национальной опере Токио, концерты с Оркестром имени Верди, Камерным оркестром Падуи и Венето, Филармоническим оркестром Вюрта, а также участие в съемках документального фильма о 14-й симфонии Шостаковича.