Ø. var ansatt ved Oslo Byarkitektkontor 1949-52 og hos arkitekt Ole Øvergaard i 1952-61 med sykehus og boliger som det vesentligste arbeidsområde. Fra 1957 var han ansvarlig medarbeider hos Øvergaard ved utbyggingen av Kristiansand sykehus. I 1962 opprettet Ø. egen arkitektpraksis, fra 1970 i kompaniskap med Tore Kleven og Øyvind Almaas under navnet Arkitektene Østbye-Kleven-Almaas. I 1984 ble arkitekt Tom Wike tatt opp som kompanjong i firmaet som fra det tidspunkt heter Arkitektene Østbye-Kleven-Almaas-Wike.
Firmaet har fra 1970-årene markert seg i fremste rekke blant norske arkitekter. Ø.s kirkebygg fra tidligere år, som Åssiden kirke, Drammen og Snarøya kirke, Bærum tegnet i samarbeide med arkitekt Harald Hille, er begge eksempler på byggverk preget av presis formgivning i henholdsvis tegl og betong. Senere er denne evnen til pregnant arkitektonisk formgivning koblet med sansen for nøye sammenheng mellom form og funksjon og en utnyttelse av nye materialer og nye byggeteknikker. Resultatet av denne mer tekniske holdningen kan ses i det utpreget modernistiske laboratoriebygget, Ullevål sykehus.