L’une de ses premières inventions était une résistance filaire améliorée, dont l’inductance et la réactance étaient réduites, en raison de la disposition physique du fil. Son père, Walter B. Boykin, était charpentier et devint plus tard prédicateur. Sa mère, Sarah, était une servante décédée d’une insuffisance cardiaque quand Otis avait un an, (cela l’a inspiré à contribuer à l’amélioration du stimulateur cardiaque).
Boykin a fréquenté le lycée Booker T. Washington à Dallas, où il a été major de promotion et a obtenu son diplôme en 1938. Il a fréquenté l’Université Fisk grâce à une bourse, a travaillé comme assistant de laboratoire au laboratoire aérospatial voisin de l’université et est parti en 1941.
Boykin a ensuite déménagé à Chicago, où il a trouvé du travail comme commis chez Electro Manufacturing Company. Il a ensuite été embauché comme assistant de laboratoire pour la Majestic Radio and Television Corporation ; dans cette entreprise, il devient contremaître de leur usine. En 1944, il travaille pour les laboratoires de recherche P.J. Nilsen.
En 1946-1947, il étudia à l’Illinois Institute of Technology, mais abandonna après deux ans; certaines sources affirment que c’était parce qu’il ne pouvait pas payer ses frais de scolarité, mais il a déclaré plus tard qu’il était parti pour trouver un emploi et qu’il n’avait pas eu le temps de revenir pour terminer ses études. « L’un de ses mentors était le Dr Denton Deere, ingénieur et inventeur dans son propre laboratoire. Un autre mentor était le Dr Hal F. Fruth, avec qui il a collaboré à plusieurs expériences, notamment sur un moyen plus efficace de tester les unités de commande du pilote automatique dans les avions ».
Les deux hommes se lancent ensuite dans les affaires en ouvrant un laboratoire de recherche en électronique à la fin des années 1940.
