Круг научных интересов Алексея Оловникова был необычайно широк даже по меркам учёного XX века — он изучал эволюцию и иммунитет, функции эпифиза и защитные реакции организма. Но всемирную известность ему принесла тема старения, в которой он совершил настоящий прорыв.

По мнению Оловникова, клетки теряют способность делиться из-за постепенного укорочения концевых участков хромосом — теломер. Тогда же учёный предсказал существование особого фермента — теломеразы, достраивающего потерянные фрагменты у некоторых клеток. По сути, эта теория открывала дорогу к практическому замедлению старения.

Американские учёные, подтвердившие существование теломеразы, получили за это Нобелевскую премию (2009 год). А человек, построивший теоретический фундамент их исследований, в число лауреатов не вошёл.