Začínal ako bežec na lyžiach, v 8 rokoch prvýkrát skúsil biatlon, ale až v 12 rokoch sa mu začal poriadne venovať. V 16 rokoch sa venoval biatlonu zhruba rovnako ako behu na lyžiach. Prvýkrát debutoval vo svetovom pohári v marci roku 1993. Do A-tímu patrí od roku 1995. Je najúspešnejší zimný olympijský športovec všetkých čias. Na svojom konte má celkovo 13 medailí z olympijských hier z toho 8 zlatých čo je najviac v histórii olympijských hier a biatlonu. Šesťkrát sa stal celkovým víťazom svetového pohára (1998, 2003, 2005, 2006, 2008 a 2009), má 45 medailí z majstrovstiev sveta (z toho 20 zlatých), vyhral rekordných 95 individuálnych biatlonových pretekov a 1-krát vyhral medzi bežcami na lyžiach v roku 2006 vo švédskom Gällivare. Je jediným biatlonistom v histórii, ktorému sa podarilo vyhrať každé preteky na ktoré nastúpil počas jedných olympijských hier a to na Zimných olympijských hrách 2002 v Salt Lake City. Po Zimných olympijských hrách v Soči 2014 sa rozhodol v kariére pokračovať až do MS v Holmenkollene 2016, kde mal ukončiť kariéru. Po úspešných MS v Nórsku 2016 získal 4 medaily a všetkým oznámil pokračovanie svojej kariéry až do ZOH 2018, ktoré sa budú konať v Pchjongčchangu. Prvou manželkou bola taliansko-belgická biatlonistka Nathalie Santer s ktrou sa oženil v roku 2006 a v roku 2012 sa rozviedli po vzájomnej dohode. Momentálne je ženatý s bieloruskou biatlonistkou Dariou Domračevovou s ktorou sa vzali v júli 2016 a narodila sa im 1.10.2016 dcéra Xenia. Žijú striedavo v Obertilliachu a v Minsku.
Bjørndalen používa lyže a topánky značky Madshus, palice Exel, viazanie Rottefella NNN, rukavice a dres sú značky Swix a používa okuliare Casco.
Na záverečnom ceremoniáli zimných olympijských hier v Soči 2014 niesol vlajku Nórska.
20.2.2014 sa stal členom komisie športovcov Medzinárodného olympijského výboru, sám sa členstva vzdal v roku 2016, pretože pokračuje v kariére do ZOH 2018.
Medzinárodná asociácia športových novinárov hlasovala o najlepšieho športovca zimných olympijských hier v Soči 2014 a Ole Einar Bjørndalen vyhral s 28% a medzi ženami vyhrala Darya Domracheva s 45%.
Po víťazstve v šprinte na 10 km sa stal najstarším víťazom olympijských pretekov v individuálnej disciplíne. V čase triumfu 8. februára mal 40 rokov a 12 dní.
V roku 2008 v malej dedinke Simostranda odhalili sochu Ole Einara Bjørndalena ktorú vyrobila sochárka Kirsten Kokkin.
V sezóne 2006/2007 vyhral 11 z 19 pretekov - je to takmer neuveriteľných 58%.
Ole Einar dosiahol 12 víťazstiev v sezóne 2004/2005 čo je rekord.
Ole Einar vyhral na Majstrovstvách sveta v letnom biatlone v Krakau 1997 zlatú medailu v štafete a pridal bronzovú za šprint. V Hochfilzene 1996 vybojoval striebornú medailu v šprinte.
Nominácia Laureus World Sports Award pre športovca roka.
Na Olympijských hrách v roku 1998 v Nagane v šprinte na 10km Ole Einar Bjørndalen mal už istú zlatú medailu ale preteky zrušili pre snehovú víchricu, o deň neskôr sa preteky opakovali a Bjørndalen znova vyhral.