На одном из допросов он назвался руководителем «Молодой гвардии», - и это поставило окончательную и точку в его приговоре. В конце января 1943 года Олега Кошевого расстреляли в парке города Ровеньки, как и большинство других молодогвардейцев. Звание Героя Советского Союза ему присвоили в этом же году, посмертно.
Память о юном молодогвардейце увековечена в книге Александра Фадеева «Молодая гвардия», а также названиях улиц, парков, библиотек, детских лагерей, военных училищ. Улица в Чкаловском районе Екатеринбурга тоже носит имя шестнадцатилетнего героя Олега Кошевого.