Diplômé de Télécom Paris Tech, il rejoint la SNCF en 1993 comme chef de projet au sein de la direction de la Recherche, puis occupe principalement des postes opérationnels dans la maintenance du réseau sur Ligne à Grande Vitesse et en Auvergne-Rhône-Alpes. Il devient ensuite chef de projet de la ligne du Haut-Bugey, puis directeur délégué Infrastructure en Région Sud et directeur de la Maintenance du réseau de la zone Sud-Est. 

Olivier Bancel pilote le développement Asset Management et Digital de la filiale Systra entre 2016 et 2018, avant de rejoindre SNCF Réseau en tant que directeur général adjoint Opérations et Production. En 2022, il prend la responsabilité de l'ensemble des équipes opérationnelles en tant que directeur général exécutif Projets Maintenance Exploitation. Il est nommé directeur général adjoint Clients et Exploitation en 2025.