Oktay Sinanoğlu, babasının (Nüzhet Haşim Sinanoğlu) Türkiye Başkonsolosluğunda görev yapmakta olduğu İtalya/Bari’de 2 Ağustos 1934 tarihinde doğdu. 1939 yılında İtalya’da II. Dünya Savaşı’nın başlamasının ardından ailesiyle Türkiye’ye döndü. 1953’te Atatürk tarafından 1928 yılında kurulmuş TED Yenişehir Lisesini burslu olarak okudu ve 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 Institute of Technology’yi (MIT) 8 ayda birincilikle bitirerek Yüksek kimya Mühendisi oldu.1960’ta Yale Üniversitesinde “asistant professor” (yardımcı doçent ) olarak çalışmaya başladı. 26 yaşında iken atom ve moleküllerin çok elektronlu kuramı ile “associate professor” (doçent) ve 50 yıldır çözülemeyen bir matematik kuramını bilim dünyasına kazandırdı ve “full professor” (profesör) ünvanını aldı.

Bu ünvan ile modern üniversite tarihinin ve Yale Üniversitesi tarihinin en genç profesörü oldu. 1964’te ODTÜ’ye danışman profesör oldu. Yale Üniversitesinde ikinci bir kürsüye daha profesör olarak atandı.

Dünyada yeni kurulmaya başlayan Moleküler Biyoloji dalının ilk birkaç profesöründen biri oldu. (Watson ve Crick sarmal modelindeki dna sarmalının çözelti içinde o halde nasıl durduğunu keşfeden adam – solvofobik kuvvet ) Amerikan Ulusal bilimler akademisine Üye olarak seçildi. Buraya seçilen ilk ve tek Türk oldu.

İki defa Nobel’ e aday gösterildi. Defalarca Nobel Akademisinin isteği üzerine Nobel’e adaylar gösterdi.

Dünyanın sayısız yerinde sayısız buluşları ve teoremleri ile ilgili sayısız konferans verdi. 26 yaşından beri devam ettiği Yale Üniversitesinde Moleküler biyoloji ve kimya olmak üzere iki kürsüde profesör ve son 7 senedir görev yaptığı Yıldız Teknik Üniversitesinde ise Kimya dalında olmak üzere bir kürsüde Profesör olarak görevini sürdürüyor.

19 Nisan 2015 tarihinde ABD/Florida’da vefat etti.

Sanatçı Esin Afşar‘ın ağabeyidir. Karacaahmet Mezarlığı’nda annesi Rüveyde Sinanoğlu ve kız kardeşi Esin Afşar Aral’ın yanına defnedilmiştir.