Октай Джафар оглы Агаев родился 7 ноября 1934 году в Баку.В 1953 году поступил в Музыкальный техникум имени Асафа Зейналлы.
В 1958 году начал выступать в квартете «Гая». Позже был солистом Азербайджанского государственного оркестра эстрады под руководством Рауфа Гаджиева.
В 1962 году выступал с этим оркестром в Кремлёвском дворце.
Октай Агаев также выступал с гастролями в Алжире, Марокко, Польше, Чехословакии, Болгарии, Румынии, а также во всех республиках бывшего СССР.
Исполнял песни к таким фильмам как «Найдите ту девушку», «Битва в горах», «Хлеб поровну» и т. д.
Помимо этого Агаев снялся в фильме Вагифа Мустафаева ««Япон» и японец» в роли начальника НКВД Мелик-Бабанова.
Октай Агаев также был лауреатом премии «Хумай».
Певец скончался утром 14 ноября 2006 года от сердечной недостаточности.
Похоронен на Ясамальском кладбище в Баку.