Олег Антонов родился 7 февраля 1906 г. в подмосковной деревне Троица в семье потомственных дворян. Прадед будущего авиаконструктора являлся главноуправляющим металлургическими заводами Урала, дед – мостостроителем, а отец – инженером. Сам же мальчик с юных лет увлекся небом. Детство Антонов провел в Саратове, где вместе со сверстниками создал клуб любителей авиации. В 1921 г. он попытался поступить в авиационную школу Красного Воздушного Флота, но получил отказ из-за возраста.

Поступив на путейский факультет Саратовского университета, в 1924 г. юноша сконструировал свой первый летательный аппарат – одноместный планер «Голубь» (по инициалам создателя – ОКА-1). На всесоюзных испытаниях среднеплан выполнил несколько небольших подлетов и был отмечен грамотой жюри. Спустя два года Антонов усовершенствовал его конструкцию, превратив в высокоплан, благодаря чему планер смог полноценно летать. Впоследствии ОКА-2 лег в основу аппаратов «Стандарт-1» и «Стандарт-2». Однако по-настоящему успешным стал планер А-1, запущенный в серийное производство.

В 1925 г. Антонов поступил в Ленинградский политехнический институт на отделение гидроавиации корабельного факультета. После окончания вуза в 1930-м он был направлен в Москву, где возглавил Центральное бюро планерных конструкций Общества содействия обороне, авиационному и химическому строительству (Осоавиахим, предшественник ДОСААФ). В 1933-1938 гг. молодой инженер работал главным конструктором планерного завода Осоавиахима в Тушине, создав более 20 моделей.

Перед войной Антонов трудился под началом авиаконструктора Александра Яковлева в ОКБ столичного завода №115 (ныне – ОКБ им. А.С. Яковлева) и занимал должность ведущего инженера по учебно-тренировочным самолетам. В 1940 г. он был назначен главным конструктором авиазавода №23 в Ленинграде, а в 1941-м получил задание организовать производство планеров на базе бывшего трамвайного завода в литовском Каунасе. Однако этим планам помешало нападение гитлеровской Германии на Советский Союз.

После начала войны Антонов стал главным инженером завода №445 при управлении опытного самолетостроения Наркомата авиационной промышленности. На этом посту он разработал многоместный десантный планер А-7, который использовался для снабжения партизан, а также «летающий танк» А-40 – гибрид летательного аппарата и бронированной боевой машины на базе легкого танка Т-60. Предполагалось, что после приземления тот сможет отстегивать крылья и применяться в бою, однако во время летных испытаний А-40 не сумел подняться выше 40 м и в серию не пошел. В 1943 г. Антонов вернулся в ОКБ Яковлева, став первым заместителем прославленного авиаконструктора. Вплоть до самой Победы он занимался модернизацией Як-3, Як-7 и Як-9 – самых массовых советских истребителей времен войны.

31 мая 1946 г. под руководством Антонова на Новосибирском авиазаводе было создано ОКБ-153 (ныне – украинское АО «Антонов»). Его первенцем стал сельскохозяйственный Ан-2 (СХ-1) – однодвигательный биплан с расчалочным крылом, который способен взлетать с грунтовки. Этот «кукурузник» оказался по-настоящему универсальным самолетом: его использовали и до сих пор используют не только в сельском хозяйстве, но и для пассажирских и грузовых перевозок, санитарных и пожарных задач. Серийное производство «Аннушки» продлилось более 50 лет (изготовлено более 18 000 экземпляров).

В 1952 г. ОКБ Антонова переехало в Киев и было переименовано в ГСОКБ-473. Там авиаконструктор получил задание на создание машины с двумя турбовинтовыми двигателями. Ан-8 стал первым в СССР специализированным военно-транспортным самолетом с высокорасположенным крылом и низким шасси. Аппарат находился на вооружении Советской армии вплоть до 1970-х. Далее последовали пассажирский Ан-10, четырехдвигательный транспортный Ан-12, а также пассажирский Ан-24. Две последние машины находятся в эксплуатации по сей день. Создателям Ан-12 была присуждена Ленинская премия, а Антонову присвоено звание генерального конструктора.

В 1960 г. ОКБ Антонова занялось разработкой первого в мире широкофюзеляжного турбовинтового самолета – Ан-22 «Антей», чья грузоподъемность достигала 80 т. Четыре двигателя этого «транспортника» стали самыми мощными в истории авиации. Чтобы обеспечить возможность взлетать с грунтовки, для него было разработано многоколесное шасси с пневматиками низкого давления. Серийный выпуск «Антея» осуществлялся с 1966 г. на Ташкентском авиационном производственном объединении. Всего было построено 69 самолетов, включая два для прочностных испытаний.

В 1982 г. в небо впервые поднялся Ан-124 «Руслан». Для разработки уникального «транспортника» грузоподъемностью 120 т была запущена комплексно-целевая программа, которая предусматривала улучшение всех составляющих эффективности самолета – от аэродинамических характеристик и показателей прочности до трудоемкости техобслуживания и ремонта. В реализации проекта участвовали более 100 предприятий СССР. Всего было построено 56 самолетов, включая модификации и гражданские версии.

Под руководством Антонова было разработано около 100 типов летательных аппаратов военного и гражданского назначения. С 1977 г. он заведовал кафедрой Харьковского авиационного института. Антонов был трижды женат и имел четырех детей. Авиаконструктор свободно говорил по-французски, бегло – по-немецки, менее уверенно – по-английски. Он увлекался живописью и учился у внука Айвазовского, летчика и художника Константина Арцеулова. За свою жизнь прославленный инженер написал 64 картины – преимущественно пейзажи и натюрморты. Антонов умер 4 апреля 1984 г. в Киеве, похоронен на Байковом кладбище.