Специалист в области технической механики, теоретической и прикладной аэродинамики. Основные научные интересы О.М. Белоцерковского связаны с разработкой численных методов и решением проблем нелинейной механики, аэрогазодинамики спускаемых космических аппаратов, гидрофизики, физики плазмы, механики деформируемого твердого тела и ряда других вопросов математического моделирования. О.М. Белоцерковским создана крупная школа в области вычислительной механики. Под его научным руководством работают коллективы исследователей в различных организациях РАН, высшей школы и ведущих отраслей промышленности. Ему удалось решить давно привлекавшую внимание ученых одну из важнейших проблем аэродинамики — задачу сверхзвукового обтекания затупленных тел с отошедшей ударной волной. Эти его работы имеют мировой приоритет и являются выдающимся вкладом в теорию и практику космических исследований. В нашей стране и за рубежом предложенный им метод, основанный на модифицированном методе интегральных соотношений, является базовым в аэродинамических расчетах гиперзвуковых летательных аппаратов. В настоящее время область научных интересов ученого включает в себя также математическое моделирование проблем гидрофизики, турбулентности, многомерных задач физики плазмы (применительно к проблеме лазерного термоядерного синтеза), задач механики деформируемого твердого тела, математическое моделирование различных медико-биологических процессов, разработку общих подходов к решению проблемы отображения численных методов на архитектуру высокопроизводительных ЭВМ (супер-ЭВМ). Особый интерес представляют разработки О.М. Белоцерковского, посвященные прямому численному исследованию сложных явлений турбулентности и гидродинамических неустойчивостей. Ключевые слова техническая механика