На начальном этапе обороны Москвы, со 2 по 13 октября 1941 г., участвовал в Вяземской оборонительной операции, сорвавшей вражеский план быстрого продвижения к Москве. Вышел из окружения и 11 февраля 1942 года направлен в Гороховецкий лагерь НКВД. После проверки и переподготовки, в звании мл. сержанта назначен на должность командира отделения 33 Гвардейского полка 11 Гвардейской стрелковой дивизии, которая была сформирована в январе 1942 года путем преобразования 18 дивизии народного ополчения Ленинградского района Москвы, которая с января 1942 года вела наступательные и оборонительные бои на Жиздринском направлении. Участвовала в освобождении городов Сухиничи и Думиничи.
14 августа 1942 дивизия заняла оборону на р. Жиздра от Гретня до устья р. Красная. В течение последующих дней совместно с 32-й тбр отражала атаки немецких 17-й и 9-й танковых дивизий (операция «Вирбельвинд»). 18 августа кампфгруппа Зейтца прорвала оборону, в окружение попало два батальона 33-го гвардейского стрелкового полка, был разгромлен штаб дивизии.
Давыдов О.В. убит 19 августа 1941 года у деревни Колодези, Сухинического района Смоленской области. В 1956 году перезахоронен на мемориал в Сквере Победы в г. Сухиничи на улице Ленина.
