Babasının (Nüzhet Haşim Sinanoğlu) Türkiye Başkonsolosluğunda görev yapmakta olduğu Bari'de doğdu. 1939 yılında İtalya'da II. Dünya Savaşı’nın başlamasının ardından ailesiyle Türkiye’ye döndü.

Oktay Sinanoğlu, sonradan TED Koleji olan Ankara Yenişehir Lisesi'ne burslu öğrenci olarak girdi ve 1953 yılında bu okulu birincilikle bitirdi. Okulun bursuyla Kimya Mühendisliği okumak üzere ABD’ye gitti. 1956’da ABD Kaliforniya Üniversitesi Berkeley Kimya Mühendisliği'ni birincilikle bitirdi.

1957’de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nü sekiz ayda bitirerek yüksek kimya mühendisi oldu. “Alfred Sloan” ödülünü aldı. 1959'da Kaliforniya Üniversitesi Berkeley'de kuramsal kimya doktorasını tamamladı. 1960'ta Yale Üniversitesi'nde öğretim üyesi (asistan profesör) oldu.

1960-1961 yıllarında atom ve moleküllerin çok-elektronlu teorisiyle “Doçent” oldu. 1963'te 50 yıldır çözülemeyen bir matematik kuramını bilim dünyasına kazandırarak, 28 yaşında “tam profesör” unvanını aldı. 20. yüzyılda Yale Üniversitesi'nde bu şanı kazanan en genç öğretim üyesidir. 1962 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi mütevelli heyeti yalnız Oktay Sinanoğlu’na mahsus olmak üzere kendisine Danışman Profesör unvanını verdi. Yale Üniversitesi’nde ikinci bir kürsüye daha profesör olarak atandı. 1973’de Almanya'nın en yüksek “Aleksander von Humboldt” Bilim Ödülünü ilk kazanan kişi oldu. 1975'de Japonya’nın “Uluslararası Seçkin Bilimci Ödülünü kazandı

Yine 1975 yılında özel kanunla Oktay Sinanoğlu’na ilk ve tek Türkiye Cumhuriyeti Profesörü unvanı verildi. 1976'da Japonya’ya Türkiye Cumhuriyeti Özel Elçisi olarak gönderildi. Kendisi Türk-Japon kültür, bilim ve eğitim ilişkilerinin temellerini atmıştır. Amerikan Bilim ve Sanat Akademisinin ilk ve tek Türk üyesidir.

Meksika hükumeti tarafından yüksek Bilim Ödülü “Elena Moshinsky” ile ödüllendirildi. Dünyada yeni kurulmaya başlayan moleküler biyoloji dalının ilk profesörlerinden biri oldu.

DNA sarmalının çözelti içinde o biçimde nasıl durduğuna açıklama getirdi ve yalnız planetimizin pek çok yerinde buluşları ve kuramları ile ilgili konferanslar verdi. 1980’li yıllarda çalışmalarını kimya biliminin basit bir şekilde öğretilmesine yönelik bir kuramsal çerçeve üzerinde yoğunlaştırdı. Ancak 1988’de yayımlanan çalışmaları akademik dünyada ilgi görmedi. 1993’te Yale Üniversitesi'ndeki profesörlük görevlerinden erken sayılabilecek bir yaşta emekliye ayrıldı. Aynı yıl Türkiye'ye dönerek Yıldız Teknik Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü'nde profesörlüğe atandı. 2002 yılında bu görevden de emekliye ayrıldı. Türkiye'de bulunduğu dönemde çalışmalarını daha çok Türk millî kimliği ve Türk diliyle ilgili milliyetçi görüşlerini yaymaya adadı. Eğitim dilinin resmi dil olması gerektiğini ve yabancı dilin takviyeli olarak öğretilmesinin gerektiğini savunmaktadır. Matematiksel yapısından dolayı Türkçe'nin en iyi bilim dili olduğunu söylemektedir. Hayatı boyunca Kuantum Mekaniğine birçok katkıda bulunmuş bir bilim adamıdır. P.A.M. Dirac’in de üzerinde uğraştığı ancak çözümleyemediği bir problemi, “Kuantum mekaniğinde, Hilbert uzayının topolojisi ve içerdiği yüksek simetrileri” çözdü. Böylece Kimya bilimini bu topolojik inceleme ile sağlam bir temele oturttu.

19 Nisan 2015 tarihinde hayatını kaybetti.

Yâni 2 Ağustos 1934, Bari, İtalya - ö. 19 Nisan 2015, Florida, ABD olmuş.

Bu dâhi, Sevgili Esin’in ağabeyiydi!