О.К.Антонов родился в 1906 г. в селе Троицы Московской области. Закончил саратовскую трудовую школу (1922), а затем Ленинградский политехнический институт (1930). В авиации с 17 лет. Уже в 1924 г. он построил свой первый планер "Голубь".
В 1926 г. поднялся в небо второй планер О.К.Антонова - "ОКА". В 1930 г. направлен в Москву для организации Центрального конструкторского бюро по планерам. С 1933 г. - назначен главным конструктором планерного завода в Тушино. В 1940 г. в Ленинграде, по предложению главного конструктора А.С.Яковлева, О.К.Антонов с небольшим коллективом местного завода разработал самолет под названием "Аист". Его серийный выпуск развернули на заводе в Каунасе, куда и переехал О.К.Антонов.
В 1941 г. он возвращается в Москву. Во время второй мировой войны возглавляемый О.К.Антоновым коллектив создал многоместные десантные планеры А-7 и РФ-8, предназначенные для перевозки грузов и личного состава, а также планер А-40 - для транспортировки танка массой 6 т. В период с 1943 по 1945 гг. О.К.Антонов работал заместителем А.С.Яковлева, отдавая много сил совершенствованию истребителей "Як".
31 мая 1946 г. в Новосибирске было организовано новое конструкторское бюро под руководством О.К.Антонова. Ему поручается создание сельскохозяйственного самолета СХ-1 (Ан-2), который взлетел уже 31 августа 1947 г. Этот самолет, который еще и сегодня производится серийно, О.К. Антонов считал самой большой удачей в своей жизни. С 1948 по 1950 гг. О.К.Антонов по совместительству возглавлял Сибирский научно-исследовательский институт авиации.
В 1952 г. конструкторское бюро переехало в Киев, где родились самые известные самолеты О.К.Антонова. В 1962 г. ему, главному конструктору КБ, присвоено звание Генерального. Всего под его непосредственным руководством создано около 52 конструкций планеров, 15 типов транспортных и пассажирских самолетов и около 100 их модификаций разного назначения. В их числе - первый в СССР специализированный военно-транспортный Ан-8, первый в мире широкофюзеляжный Ан-22 "Антей", всемирно известный региональный пассажирский Ан-24, один из самых массовых военно-транспортных самолетов Ан-12 и Ан-124 "Руслан".
О.К. Антонов - доктор технических наук, академик АН УССР, академик АН СССР, Герой Социалистического Труда, заслуженный деятель науки УССР. Он создал научно-техническую школу, среди достижений которой немало выдающихся разработок в области самолетостроения. За свою работу Антонов был награжден Сталинской премией (1952), Ленинской премией (1962, 1974), Государственной премией УССР (1976), Премией им. М.Янгеля АН УССР (1984), Медалью А.Туполева (1984).