Олег Митволь, назначенный заместителем главы Росприроднадзора 15 апреля 2004 года, активную деятельность начал с выявления объектов, построенных с нарушением природоохранных законов. Самым громким стало дело поселка "Екатерининские Валы" (деревня Пятница) на берегу Истринского водохранилища, где в августе 2005 года чиновник с помощью ОМОНа пытался взять штурмом 13 дач. Претензии предъявлялись "Москва-Сити", поселку "Речник", жилому комплексу "Город яхт", ТЦ "Европейский". От антидачной кампании пострадали экс-премьер Михаил Касьянов, глава РАО ЕЭС Анатолий Чубайс и другие. Незаконные постройки выявлялись на мемориале "Мамаев курган", в заповеднике "Родина В. И. Ленина", в национальных парках в Сочи и Калининградской области.
Особое внимание господин Митволь уделял нефтяным компаниям. Претензии Росприроднадзора стали одной из мер давления на концерн Shell, вынужденный в итоге передать контроль над проектом "Сахалин-2" "Газпрому". В июле 2006 года Олег Митволь искупался рядом с нефтяной платформой Д-6, проверив чистоту Балтийского моря, а в октябре 2006 года лично инспектировал объекты ЛУКОЙЛа в Коми. В различных нарушениях обвинялись британская Imperial Energy, дочки "Газпрома" и Total. В сентябре 2007 года скандалом закончился визит чиновника в США. По заверениям инвесторов, он вел себя агрессивно и сообщил, что "дни банановой республики" в России "подошли к концу". Претензии предъявлялись промышленным предприятиям. В октябре 2005 года приостанавливалось строительство завода LG в Подмосковье. Проблемы нашли у Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, заводов "Ижсталь", "Южный Кузбасс", Кирово-Чепецкого химкомбината, Клинского пивзавода, косметической фабрики Oriflame и кондитерской Perfetti Van Melle.
Господин Митволь участвовал в расследовании ряда экологических аварий. ОАО РЖД он обвинил в бездействии при ликвидации последствий крушения поезда с мазутом в Тверской области, а "Транснефть" — в неспособности обеспечить безаварийную работу нефтепровода "Дружба".
Заместитель главы Росприроднадзора отметился обвинениями в ложном доносе в адрес белгородского губернатора Евгения Савченко и несколькими исками о защите чести и достоинства, в частности к газетам "Коммерсантъ" (отсудил 3 тыс. руб.) и "Московский комсомолец" (суд отклонил претензии). В июне 2007 года Коптевский суд Москвы обязал господина Митволя выплатить 10 тыс. руб. губернатору Московской области Борису Громову, которого чиновник обвинял в "краже практически всего Звенигородского лесхоза".
Кроме того, Олег Митволь известен как участник многих светских мероприятий и продюсер музыкального альбома "Я буду ждать тебя всегда", записанного его женой Людмилой.