Oktay Sinanoğlu babasının Türkiye Başkonsolosluğunda görev yapmakta olduğu Bari'de doğdu. Oktay Sinanoğlu ve ailesi 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 kuramı ile "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 sanı kazanan en genç öğretim üyesidir

1962 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi mütevelli heyeti yalnız Oktay Sinanoğlu'na mahsus olmak üzere kendisine Danışman Profesör ünvanını verdi. Yale Üniversitesi'nde ikinci bir kürsüye daha profesör olarak atandı. 1973'de Almanya'nın en yüksek "Aleksander von Humboldt Bilim Ödülü"nü ilk kazanan kişi oldu. 1975'de Japonya'nın "Uluslararası Seçkin Bilimci Ödülü"nü kazandı; yine 1975 yılında özel kanunla Oktay Sinanoğlu'na ilk ve tek Türkiye Cumhuriyeti Profesörü ünvanı 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 hükümeti 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. Dünyanın 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 ulusal 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

Yaşamı boyunca Kuantum mekaniği'ne birçok katkıda bulunmuş bir bilim adamıdır. P.A.M. Dirac'in de üzerinde uğraştığı ancak çözümleyemediği bir problemi, "Kuantum mekaniği"nde, 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.

Ünlü sanatçı Esin Afşar'ın ağabeyidir.

Tüm akademik çalışmaları içinde en önemli 5 kuramı şöyledir:

Many Electron Theory of Atoms and Molecules (1961) – Atom ve moleküllerin çok elektronlu kuramı
Solvophobic Theory (1964) – Çözgeniter kuramı
Network Theory (1974) – Kimyasal tepkime mekanizmaları kuramı
Microthermodynamics (1981) – Mikrotermodinamik
Valency Interaction Formula Theory (1983) – Değerlik kabuğu etkileşim kuramı.

Kitapları

Göçmen Hamamı
2050'ye 5 Kala Dünyanın 105 Yıllık Tarihi
İlerisi için (ISBN 9944090611,
Türkçe Giderse Türkiye Gider
Bye Bye Türkçe / Bir Nev-York Rüyası
Büyük Uyanış
Hedef Türkiye
Ne Yapmalı / Yeniden Diriliş ve Kurtuluş İçin
Yeni Bilim Ufukları I
Yeni Bilim Ufuklari 2 Yeni bir matematik kuramı ve onunla bazı fizik kimya ilkelerinin bulunması
Yeni Bilim Ufukları 3 Hayatın Örgüsü Elli Yıllık Biyolojinin Temellerini Sarsan Sorular
Açıklamalı Fizik, Kimya, Matematik Ana Terimleri Sözlüğü

Akademik kitapları

Modern Quantum Chemistry : Istanbul Lectures (Academic Press,1965)
Sigma Molecular Orbital Theory (Yale Press,1970)
Three Approaches to Electron Correlation in Atoms and Molecules (with K.Brueckner,Yale Press,1971)
New Directions in Atomic Physics (with E.Condon,Yale Press,1971)

Prof. Dr. Oktay Sinanoğlu'na ait ilginç sözler

"...Ben baktım, Türk Bayrağı, Atatürk karşımda, cam çerceveli olduğu için bayrağın üstünde kendi yansımamı görüyorum. İçimden yemin ettim, dedim ki:
Gideceğim ve orada söz sahibi olacağim, ondan sonra gelip o namussuzlarla burda uğraşacağım. O zaman anlamıştım ki burada kalırsam Amerika'nın kölesi olurum, oraya gidersem Amerika'nin efendisi olur, buraya gelip onlarla daha rahat mücadele ederim. Ve işte bizi gönderdiler..."

"...Yeni bulduğum kuvvete, etkiye bir isim koymalıydım. Kuvvetin mahiyeti şöyle ya , DNA molekülleri suyu tutacaklarına birbirlerini tutmayi tercih ediyorlar, yani sıvıdan kaçıyorlar, o yüzden alanlarını küçültüyorlar, çift sarmal oluyor. Sonunda solvent ten solvo dedim, 'kacar, korkar' anlamında da 'fobik ' dedim, 'solvofobik' oldu..."

"...Hicbir zaman Amerikan vatandaşı olmayı düşünmedim. Aklımdan dahi geçmedi. Ben atalarımdan beri Türk kimliğimle varım. Ne yaptıysam o sayede yaptım. Ona buna yaranayım diye değil. Otuz yılda bak milleti ne hale soktular. Şimdi de 'açlıkla' terbiye ediyorlar. Ayarlı basının köşe yazarlarından biri geçenlerde Avrupa Birliğine girmenin yaralarından diye 'O zaman bu ay yıldızlı pasaport ile Avrupa kapılarına gitmenin utancından kurtulacağım' diyor. Tanrı, bu millete acısın..."

"...Yıldız Teknikte kimyada bir takım hanımlar var beyler var, profesör, doçent. Dışarıda da vardır. Burada da var, entrikalar döner, ona buna köstek olurlar. Birkaçı dedikoducu belli odama geliyorlar. Herkeste dahili telefon var. Ankara'ya bile telefon edemiyorsun, bilgisayardan bağlanamıyorsun.
Bölüm başkanlarının telefonları vardı, onlar da benim yanımda ya. Şuraya bir telefon bulun bari dedim. Bilgi çağındayım diyorsunuz daha telefon çağına gelmemişsiniz diyorum. Bilgisayara telefonu bağlayamıyorsun. İnternet yok. Üç dört yıl bağlantı kurulmadı. Hüseyin Afşar'a (bölüm başkanı) bari bir telefon bulun dedim. Bana direk telefonundan paralel hat çektirdi. Bazen o yokken arıyorlar, telefonu açıp sekreteriyim diyorum. Bölümde iki tane meraklı hanım var, ortalıkta dolaşıp dedikodu yapıyorlar. Bunlar bir gün odama geldiler o sırada da telefon çaldı. Bu ne dediler. Ben de saf saf telefon dedim. Ertesi gün geldim, makas attırıp kestirmişler, koridordan teli kesmişler. Ben de zannediyorum ki, ben bunlar için fırsatım, öyle konular var ki dünyada herkes gelmiş, Yale'de benden öğrenmiş; Rusya'sından, Doğu blokundan , Avrupasından. Ben ayaklarına gelmişim, yeni bir şey öğrenin, yapın. Yok. Özel ders açtık, yepyeni şeyleri dünyada ilk defa anlatıyorum, dışarda herkesin benden öğrenmek istediği şeyleri Türkiye'de Türkçe anlatıyorum. Alakası olmayan, fizikten matematikten insanlar geliyor, asıl gelmesi gerekenler yok!.."

"...ABD içinden çok göçmüş bir ülkedir, tabii pat diye göçmez, arada bir canlanır, tekrar bir şeyler olur ama içinden çok zayıf tarafları vardır. Dünyada en büyük borcu olan devlet mesela. İç ve dış. Ama bir devingen tarafı vardır, arada birşey çıkarırlar bir sene öyle idare ederler, sonra yine inişe geçerler. Öyle pek göründüğü gibi bir güç değildir..."

"...GENÇLER, Türkiye' de adet haline gelmiş göstermelik işlerden kaçının. Sırf üniversite bitirdi desinler diye, ananız babanız Amerika'da mastır yaptı diye öğünebilsin diye yükseköğrenime gitmeyin. Sonunda ancak kendinizi kandırırsınız. Temel gayeleriniz, kendinizin ufak çıkarları ötesinde, kendiniz dışında, bu ülke, bu ulus, Türk dünyası, Avrasya, insanlık için olsun. Yüksek hedefleriniz için çalışın. O zaman, kendi durumunuz da kendiliğinden düzelecektir. Maddiyat ile maneviyati dengeleyin. Formülünüz 'bilim' + 'gönül'dür. Bu iki kanadın biri eksik olursa ne kendinize ne de insanlığa hayrınız dokunur