Oktay Sinanoğlu, 25 Şubat 1935'te, babası Nüzhet Haşim Sinanoğlu'nun başkonsolos olarak görev yaptığı İtalya'nın Bari kentinde dünyaya geldi.
İkinci Dünya Savaşı'nın ardından 1939'da ailesiyle Türkiye'ye dönen Sinanoğlu, küçük yaşlardan itibaren bilime ilgi duymaya başladı.
Türkiye Eğitim Derneği (TED) Ankara Yenişehir Lisesini birincilikle bitiren Sinanoğlu, 1953'te TED tarafından burslu olarak kimya mühendisliği eğitimi için ABD'ye gönderildi.
Sinanoğlu, ABD'de 1956'da Kaliforniya Üniversitesinde (Berkeley) Kimya Mühendisliği Bölümü ile 1957'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsünü birincilikle bitirerek yüksek kimya mühendisi oldu.
Berkeley'de 1959'da "Kuramsal Kimya" üzerine doktora yapan Sinanoğlu, iki yılda tamamladığı doktora süresince ABD Atom Enerjisi Merkezi'nde araştırmalarda bulundu.
ABD'de Harvard ve Yale üniversitelerinde genç yaşta dersler veren, yeni buluşlarını verdiği dersler ve yayınlarıyla dünyaya tanıtan Sinanoğlu, 26 yaşında profesör oldu.
Oktay Sinanoğlu, 2 yıl sonra 1963'te "dünyanın en genç profesörü" unvanını kazanarak, New York Times gazetesinde "28 yaşında Yale'in en genç kimyacısı" haberiyle adından söz ettirdi.
Türkiye'de kuramsal kimyanın gelişmesinde öncülük eden Sinanoğlu, 1973'te Almanya'nın en önemli bilim ödüllerinden biri olan "Aleksander Von Humboldt Bilim Ödülü"nü kazandı.
Sinanoğlu, 1975'te Japonya'nın Uluslararası Seçkin Bilimci Ödülü'nü kazandı ve aynı yıl özel kanunla kendisine "Türkiye Cumhuriyeti Profesörü" unvanı verildi.
ABD, Almanya, Fransa, İsveç, Japonya, Hindistan, Rusya, Meksika ve daha pek çok ülkeye bilimsel araştırmalar ve projeler için giden Sinanoğlu, üst düzeyde bilimsel ve devlet nişanları aldı, devlet başkanlarının şeref konuğu oldu.