Sinanoğlu, 1935'te babası Nüzhet Haşim Sinanoğlu'nun Türkiye Başkonsolosluğunda görev yaptığı İtalya'nın Bari kentinde doğdu.
Ankara'da 1953'te Türkiye Eğitim Derneği'nin (TED) Yenişehir Lisesini birincilikle bitiren Sinanoğlu, TED tarafından Amerika'ya burslu kimya mühendisliği eğitimi için gönderildi.
ABD'de 1956'da, Kaliforniya Üniversitesi (Berkeley) Kimya Mühendisliğini de birincilikle bitiren Sinanoğlu, 1957'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsünden de birincilikle mezun olarak yüksek kimya mühendisi oldu. Berkeley'de 1959'da "Kuramsal Kimya" üzerine doktora yapan Sinanoğlu, iki yılda tamamladığı doktorası süresince ABD Atom Enerjisi Merkezinde araştırmalarda bulundu.
26 yaşında profesör oldu
Harvard ve Yale üniversitelerinde 1961'de genç yaşta dersler veren Sinanoğlu, yeni buluşlarını, verdiği dersler ve yayınlarıyla dünyaya tanıttı. 26 yaşında profesör olan Sinanoğlu, Türkiye'de de kuramsal kimyanın gelişmesinde öncülük etti. 1973'te de Almanya'nın en önemli ödüllerinden biri olan "Aleksander Von Humboldt Bilim Ödülünü" kazanan ilk kişi olarak tarihe geçen Sinanoğlu, 1975'te Japonya'nın Uluslararası Seçkin Bilim Ödülünü kazandı ve aynı yıl özel kanunla kendisine "Türkiye Cumhuriyeti Profesörü" unvanı verildi.
Sinanoğlu ulusal ve uluslararası birçok unvana layık görülürken kuantum fiziği ve kimyası, moleküler biyoloji ve matematik alanlarında yüzlerce teorem geliştirerek, dünya bilim literatürüne önemli katkılarda bulundu.
Nobel Kimya Ödülü'ne iki kez aday gösterilen Sinanoğlu, canlılara biyolojik kimliğini veren DNA'ların şifresini çözerek, bilinmeyen türden canlılar yaratmanın teorisini kurdu.
Ömrünü milli kültüre adadı
Oktay Sinanoğlu, bilimsel çalışmaların yanı sıra hayatı boyunca Türkçe ve milli kültürün korunması için de çaba sarf etti. Çok sayıda konferansa katılan Sinanoğlu, buralarda Türkçe eğitimin önemine işaret ederek, kültür sömürgeciliği tehlikesine vurgu yaptı.
Bir söyleşisinde "Bir millet her nesilde yeniden doğar. Bir milleti yaşatan kendi gelenekleridir. Binlerce yıllık tarihinden süzülerek gelen kültürüdür." diyen Sinanoğlu, her fırsatta milli kültürün inşası ve korunmasında Türkçe'nin önemine dikkati çekti.
Sinanoğlu, hayatını anlattığı bir röportajında ise İngilizler ve Amerikalıların tek gayesinin dünyayı sömürgeleştirmek olduğunu savunarak, "Aslında benim en büyük buluşum, İngiliz ve Amerikan numaralarıyla Türkçeyi yok etmek üzere yola çıktıklarını anlamam. Modern dünyada bir ülkeyi sömürge haline getirmek için savaşla, topla uğraşmayacak, dilinden başlayacaksınız." ifadelerini kullandı.
Milli ve yerli olmayı önceleyen Sinanoğlu bir konuşmasında da "Bizde sahte çağdaş ve aydın sınıf yetiştirilmiştir. Her sömürgede böyle sahte bir aydın sınıfı yetiştirilmiştir. Bunlar kendi kültüründen kopuk, kendi halkından tiksinen, kendi kültürüne yabancı ama arada halkçılık edebiyatı yapan tipler yetişmiştir." eleştirilerinde bulundu.
Sinanoğlu çoğu, Türkiye'deki eğitim sorunları ve siyasi sorunları konu alan "Adam", "Göçmen Hamamı", "Bye Bye Türkçe", "Hedef Türkiye", "Dayatmalar Kabusu", "İlerisi İçin", "Ne Yapmalı", "2050'ye 5 Kala: Dünyanın 105 Yıllık Tarihi" ve 3 ciltlik "Yeni Bilim Ufukları" kitap dizisini de kaleme aldı.
Oktay Sinanoğlu, 19 Nisan 2015'te, ABD'nin Miami kentinde, solunum yetmezliğine bağlı olarak tedavi gördüğü hastanede yaşama veda etti. Naaşı Türkiye'ye getirilen Sinanoğlu, İstanbul'da Karacaahmet Mezarlığı'nda toprağa verildi.