Семья Олега Бурыхина жила в луганском городе Антрацит. Сам Олег был предпринимателем, директором шахты ООО «Борис Инвест». По словам родственников, в ночь на 9 мая Олег решил отвезти семью в Ростовскую область к своей сестре в город Новошахтинск. Выехали двумя машинами: в одной ехал Олег, в другой машине ехала его жена с дочерью.  Однако они не доехали до пограничного пункта 15 км. Их тела с многочисленными огнестрельными ранениями обнаружили правоохранители. Также в одном из авто с огнестрельным ранением в голову нашли их несовершеннолетнюю дочь. Девочка выжила, однако в последствии осталась инвалидом.

За обстрел машин ответственны сепаратисты. Машины не остановились на блокпосту, кроме того сепаратистам сообщили что в машинах находится «Правый сектор». Вероятно, дезинформация была запущена намеренно и связана с бизнес-разборками. Друг погибшего, Руслан, рассказывал:
- В последнее время у Олега стали отжимать бизнес. Он вез крупную сумму. Накануне приобрел рубли, чтобы семья могла прожить в России. В машинах были также доллары, гривны и золото. Наверное, они не остановились на блокпосту, чтобы у них не забрали деньги и имущество.
Информация от источника в ДНР:
— Первый крик у ополченцев был: «Что за х…ня, здесь баба с дитем, мы дитя убили». Ополчение подставили. Могли специально сказать, что он «правосек», чтобы нашими руками отобрать его долю в бизнесе.

В 2020 году суд ЛНР вынес обвинение командирам батальона «Призрак» Александру Костину (позывной «Август») и Алексею Мозговому (погибшему в 2015) в организации убийства Олега Бурыхина. Костин вскоре скончался в СИЗО. Решение суда многими воспринято в контексте конфликта между руководством ЛНР и «Призраком» и вызвало резкую критику.