Oqtay Ağayev 7 noyabr 1934-cü ildə Bakıda anadan olub. Universitetin tarix fakültəsinə daxil olsa da, incəsənətə marağı səbəbindən təhsilini yarımçıq qoyaraq Asəf Zeynallı adına Musiqi Texnikumuna qəbul olunub. Burada Sofya İvanovnadan vokal dərsləri alıb. Uşaqlıqdan futbolu da çox sevib.
Babası Ədalət partiyasının sədri olub və Mircəfər Bağırov tərəfindən sürgün edilib. 18 il Sibirdə yaşayan babasına görə Oqtayın atası da Tibb Universitetində təhsil aldığı vaxt "xalq düşməninin oğlu" damğası ilə kursdan qovulub. Ailə bütün var-dövlətini itirdikdən sonra İçərişəhərdəki baba evində yaşayıb.
Təhsilini bitirdikdən sonra Azərbaycan Dövlət Estrada Orkestrində çalışan Oqtay Ağayev orkestr ləğv ediləndən sonra 8 il işsiz qalıb. Hətta bir müddət Azərbaycan Dövlət Mahnı Teatrında qarovulçu işləyib. Saksofon ifaçısı Rafiq Seyidzadənin müdaxiləsindən sonra həmin teatrda solist yeri açılıb və Oqtay səhnəyə qayıdıb.
1960-cı illərdə sənətkar o qədər məşhur olub ki, küçədə rahat gəzə bilmirmiş. Onun ifasında səslənən "Camayka" mahnısı SSRİ Mədəniyyət naziri Yekaterina Furtsevanın da diqqətini çəkib. O, Kremldə 11 dəfə konsert verib.
Rəşid Behbudovla dost olan Oqtay Ağayev bir dəfə Moskvada konsert zamanı onun etirazına baxmayaraq, maestro Niyazinin təkidi ilə "Camayka"nı ifa edib. Bu hadisədən sonra iki sənətçinin münasibətləri pozulub.
Sənətkar ömründə cəmi bir dəfə toya gedib. Orada ona qarşı edilən xoşagəlməz hərəkətdən sonra bir daha toy məclislərinə qatılmayıb.
Şəxsi həyatına gəlincə, Oqtay Ağayev qastrol səfərinin birində Düşənbədə Nadejda adlı qızla tanış olub. Kimya fakültəsini bitirən Nadejda balerina kimi çalışırmış. Onlar cəmi 10 gün tanış olduqdan sonra evlənmək qərarına gəliblər. Nadejda qatarla Bakıya yola düşən Oqtayı yola salmağa gələndə dostları onu da qatara mindirərək Bakıya göndəriblər.
Atası əvvəlcə rus gəlini qəbul etməsə də, nəvəsi dünyaya gəldikdən sonra münasibəti dəyişib. Oqtay oğluna dostu Rəşid Behbudovun adını verib. Lakin Rəşid atasından bir il əvvəl, 44 yaşında vəfat edib. Oğlunun ölümü sənətkara ağır zərbə vurub.
2000-ci ilin yanvarında Heydər Əliyev Oqtay Ağayevə Xalq artisti fəxri adını verib. Sənətkar 13 noyabr 2006-cı ildə vəfat edib.
