4 avqust 1958-ci ildə Azərbaycan Respublikasının Zaqatala şəhərində anadan olub. 1965-1974-ci illərdə Bakı şəhəri 44 saylı orta məktəbdə təhsil alıb və orta məktəbi qızıl medalla bitirib. 1974-ci ildə Bakı Dövlət Universitetinin Fizika fakültəsinə daxil olub və 1979-cü ildə həmin fakültəni fizik, fizika müəllimi ixtisasları üzrə fərqlənmə diplomu ilə bitirib. 1988-ci ildə "Fibrilyar zülalların mexaniki dağılması zamanı baş verən sərbəst-radikallı proseslər" mövzusunda dissertasiya müdafiə edərək "İstilik fizikası və molekulyar fizika" ixtisası üzrə fizika-riyaziyyat elmləri namizədi elmi dərəcəsini alıb. 1992-ci ildə "Zülallarda onların mexaniki dağilması zamanı baş verən sərbəst-radikallı prosesslər" mövzusunda dissertasiya müdafiə edərək "Biofizika" ixtisası üzrə fizika-riyaziyyat elmləri doktoru elmi dərəcəsini alıb. 2013-ci ildə professor elmi adını alıb. 2017-cu ildə AMEA-nın müxbir üzvü seçilib.
Oktay Qasımov ali məktəbi bitirdikdən sonra 1979-1996-cı illərdə AMEA-nın Fizika İnstitutunda çalışıb və baş laborant vəzifəsindən aparıcı elmi işçi vəzifəsinə qədər yüksəlib. 1982-1984-cü illərdə N.N. Semyonov adına Kimyəvi Fizika İnstitutunda (SSSR-i Elmlər Akademiyası, Moskva) tədqiqatçı stajor kimi çalışıb. 1996-2015-ci illərdə Los Anceles Kaliforniya Universitetində (ABŞ), Patologiya və Tibbi Laboratoriya Departamenti və Cules Stayn adına Göz İnstitutunda işləyib. Bu illər ərzində Oktay Qasımov Postdock vəzifəzindən Baş Alim vəzifəsinə qədər yüksəlib. 2001-2012-ci illərdə elmi-tədqiqat işi ilə yanaşı pedaqoji fəaliyyət göstərib. 2009-2016-ci illərdə “Biopolimerlərin və toksinlərin Spektroskopiyası” Beynəlxalq Birgə laboratoriyasının (Fizika İnstitutu, AMEA) Azərbaycan tərəfindən rəhbəri vəzifəsində çalışıb. 2015-2016-cı illərdə Biofizika və Smart Materiallar Mərkəzinin və “Biopolimerlərin və toksinlərin Spektroskopiyası” (Fizika İnstitutu, AMEA) laboratoriyasının rəhbəri vəzifəsində çalışıb. 2016-cı ildən yeni yaradılan Biofizika İnsitutunun direktoru, sonradan isə Baş direktoru vəzifəsində çalışır. O həmçinin “Biomolekulların strukturu, dinamikası və funksiyası” laboratoriyasına rəhbərlik edir.
Oktay Qasımov biomolekulların strukturu, dinamikası və funksiyası sahəsində elmi tədqiqatlar aparır. O, bir sıra mühim elmi nəticələr alıb: zülalların üçölçülü məhlul quruluşunu təyin etmək üçün “Nöqtəvi İdarə Olunan Triptofan Flüoressensiyası”, zülallarda konformasiya dəyişikliklərini öyrənmək üçün “Nöqtəvi İdərə Olunan Dairəvi Dixroizm”, zülalların yaxın yan zəncirləri arasında məsafələri qiymətləndirmək üçün “Qoşa triptofan eksitonu” yeni metodlarını verib; göz yaşı lipokalini zülalının üç ölçülü məhlul quruluşunu təyin edib, liqandla birləşmə mexanizmini, liqandın zülal cibliyi daxilində oriyentasiyası, dinamikası və paylanması göstərilib, mühitin pH-dan asılı konformasiya dəyişikliklərinin mexanizmini göstərib, lipokalin ailəsi üçün dəyişməz olan disulfid rabitəsinin ligand birləşmə xassəsini modulyasiya etməsini müəyyənləşdirib; zülalların beta-amiloid əmələ gətirmə xüsusiyyətlərinin genişmiqyaslı tədqiqatlarını aparmaq üçün zülal modeli yaradıb, ilk dəfə olaraq, Fusidik turşusunun istər termik, istərsə də alkoqolla stimulyasiyası nəticəsində beta-amiloid əmələ gəlmə prosesinin qarşısının alınması göstərib və s. Oktay Qasımov Respublika və xarici ölkələrin elmi mətbuatında dərc olunmuş 120-dən çox elmi işin müəllifidir. BDU-nun nəzdində fəaliyyət göstərən ED 2.19 Dissertasiya Şurasının üzvüdir.