Здесь он создал более 30 типов планёров самого разнообразного назначения, часть из них строилась серийно, на некоторых были поставлены мировые рекорды. В годы Великой Отечественной войны Олег Константинович разработал и наладил производство десантных планеров для снабжения партизан, и много времени посвятил совершенствованию истребителя «Як» – одного из самых массовых самолетов войны. При этом Антонов не терял мечты о создании своего самолета для мирного неба, и в октябре 1945 года он уехал в Новосибирск руководить вновь созданным конструкторским бюро на авиационном заводе.
Первенец Антонова самолет Ан-2 поднялся в небо в августе 1947 года, а через три года – внедрен в производство, причем в нескольких модификациях. Он стал единственным в мире самолетом, который находился в серийном производстве более 50 лет, завоевав славу исключительно надежной машины и побывав практически во всех уголках земли. В 1952 году Антонов и ведущие специалисты КБ переехали в Киев, где ими была создана новая производственная база. В последующие годы под руководством Антонова был сконструирован целый ряд самолетов самого разного назначения. Он создал более ста типов летательных аппаратов и основал оригинальную школу конструирования. Под его руководством была разработана система автоматизированного проектирования самолетов, внедрены новейшие материалы, развиты методы авиастроительной экономики. Умер выдающийся авиаконструктор Олег Константинович Антонов 4 апреля 1984 года в Киеве (Украина). В его честь был учрежден диплом ФАИ. Имя Антонова присвоено Киевскому механическому заводу и ОКБ, которое он возглавлял.