В 1935 году молодой дизайнер получил место художника по эскизам в модном доме Жана Пату. Дом Жана Пату считался в 1920-е и 1930-е годы одним из самых высококлассных домов моды в Париже. Жан Пату был прямым конкурентом Шанель, много работал с трикотажем, шелком и шерстью. Но парижская карьера Олега Кассини не очень задалась, и в 1936 году вместе с младшим братом Игорем он переехал в Нью-Йорк. В 1937 году Олег Кассини открыл в Нью-Йорке свой первый модный салон, полностью основанный на его опыте, приобретенном как во Франции, так и в доме Пату.
В 1939 году состоялось открытие студии мод Олега Кассини уже в Голливуде, где он подписал контракт с кинокомпанией Paramount Pictures на создание костюмов для фильмов, причем со своими потенциальными работодателями он познакомился на теннисном турнире, в котором принимал участие. Первой работой Кассини в Голливуде в качестве художника кино стал фильм «Я мечтала о крыльях» (I Wanted Wings) с красавицей Вероникой Лейк в главной роли. Сначала он получал на студии 250 долларов в неделю и в основном разрабатывал костюмы для актрис фильмов категории B, но карьера молодого дизайнера быстро набирала обороты. В 1940-е и 1950-е Кассини был связан и с другими крупными голливудскими киностудиями и создавал наряды для таких признанных звезд, как Мэрилин Монро, Натали Вуд и Грейс Келли.
Успех сопутствовал дизайнеру и на светском поприще. Олег был интересным спортивным молодым мужчиной с аристократическими манерами, владел несколькими языками, хорошо одевался и очень нравился дамам. А дамы нравились ему. В первый раз он женился в 1938 году на дочери богатого чикагского промышленника Мерри Фарни, эксцентричной и своенравной особе, для которой это был уже четвертый брак. Семейная жизнь пары не задалась и закончилась скандальным разводом со взаимными обвинениями в изменах в 1940 году.
В 1941 году Олег Кассини создал костюмы для фильма известного режиссера Джозефа фон Штернберга «Жестокий Шанхай» (The Shanghai Gesture). Главную роль в нем сыграла актриса Джин Тирни, которая и стала второй женой дизайнера. С тех пор она носила на экране только наряды от Кассини. Родители Тирни были против их брака, и влюбленные сбежали в Лас-Вегас, где незамедлительно поженились, использовав серьги Джин в качестве обручальных колец. У Кассини и Тирни родилось две дочери — старшая, Антуанетта-Дария, к сожалению, была глухой и умственно отсталой из-за краснухи, перенесенной Джин во время беременности. В 1950 году Кассини и Тирни даже появились вместе на экране в фильме «Там, где кончается тротуар» (
