В марте 1940 года О.К. Антонову было поручено разработать аналог немецкого лёгкого самолёта Физелер Fi.156. Работая над аналогом, получившим обозначение "самолёт №2" (ОКА-38), Антонов предложил создать на его базе военно-транспортный "самолёт №4", отличительными особенностями которого были звездообразный двигатель М-62, лёгкий фюзеляж и бипланная коробка крыльев. Тогда военные отвергли идею самолёта-биплана, но после войны Антонов вернулся к ней вновь.

В 1945 году О.К. Антонов, будучи заместителем главного конструктора ОКБ-115, обратился к А.С. Яковлеву с предложением разработать самолёт собственной конструкции и получил от него согласие. Проект "самолёта №4" был полностью переработан. От прежнего проекта осталась только бипланная коробка. В марте 1946 года новосибирский филиал ОКБ-115 был преобразован в самостоятельное ОКБ-153. Его главным конструктором был назначен О.К.Антонов. Основной задачей нового КБ была разработка транспортного самолёта "Т" с мотором АШ-62ИР.

Первый прототип, обозначенный СХА, был построен в 1947 году. 31 августа 1947 года лётчик-испытатель П.Н.Володин впервые поднял его в небо. В декабре в НИИ ВВС начались его Государственные испытания, которые продолжались до марта 1948 года. 23 августа 1948 года самолёт под обозначением Ан-2 был принят на вооружение ВВС и на снабжение ГВФ. Серийное производство было организовано на заводе №473 в Киеве. Первый серийный Ан-2 (в транспорном варианте) впервые поднялся в небо 6 сентября 1949 года.

Ан-2 построен по аэродинамической схеме расчалочного биплана. Фюзеляж цельнометаллический полумонокок балочно-стрингерного типа с работающей обшивкой. Крылья прямые, двухлонжеронные, образованы двояковыпуклым несимметричным профилем Р-II-ЦАГИ. Коробка крыльев одностоечная с I-образными стойками. Верхнее крыло снабжено автоматическими предкрылками по всему размаху, щелевыми нависающими закрылками и элерон-закрылками. На нижнем крыле установлены только щелевые закрылки. Обшивка крыльев и оперения полотняная. Шасси неубирающееся, трёхопорное, с хвостовым колесом. В зимнее время предусмотрена установка лыжного шасси.

Силовая установка состоит из поршневого 9-цилиндрового звездообразного двигателя воздушного охлаждения АШ-62ИР с четырёхлопастным воздушным винтом. На самолётах первых 129 серий устанавливался деревянный винт В-509А-Д7 диаметром 3,6 м с саблевидными лопастями. Позже он был заменён винтом В-509А-Д9. Начиная с 57 серии польского производства устанавливался металлический АВ-2 с прямыми лопастями. Запас топлива размещён в 6 крыльевых баках (в верхнем крыле). В левом борту установлена грузовая дверь размером 1,46x1,53 м, а в ней - пассажирская меньших размеров (0,81x1,42 м). Фонарь кабины лётчиков выполнен выпуклым с боков для обзора назад и вниз.

Первые серийные Ан-2 поступили в распоряжение Министерства геологии СССР. Одновремененно шло оснащение им лётных отрядов ГВФ. С июня 1950 года самолёт начал поступать в МВД и авиацию Погранвойск, с июня 1951 года - в ДОССАФ (первые 5 самолётов получил Центральный аэроклуб им. В.П.Чкалова в Москве). В 1952 году первые самолёты получили штабные эскадрильи ВВС и ВМФ. В феврале 1959 года Ейское ВАУЛ стало применять Ан-2 для лётной и парашютной погдотовки курсантов, а через два года им обзавелись уже все лётные училища.

Самолёты Ан-2 разных модификаций широко использовались в сельском и лесном хозяйстве, для первозки пассажиров и грузов на местных авиалиниях (к 1977 году они обслуживали 3254 населённых пункта), тренировки парашютистов в аэроклубах и частях ВДВ, аэрофотосъёмки и геологоразведки, разведки льдов, рыбы и морского зверя, разрушения льда путём его опыления чёрным порошком, мониторинга нефте- и газопроводов и ЛЭП, обработки реагентами разливов нефти, для решения многих других задач.

Бипланная схема с развитой механизацией крыла позволила достич очень малых взлётной и посадочной скоростей, что позволило применять самолёт с тех площадок, где раньше могли использоваться только лёгкие самолёты У-2 (По-2) и Як-12. Его можно было встретить на всех континентах Земли, включая Антарктиду. Зимой 1954 года пилоты Саратовского авиаотряда присвоили самолёту наименование "Аннушка", которое закрепилось за ним на всю жизнь.

К январю 1987 года на Ан-2 было перевезено 370 милн. пассажиров, 9 милн. т грузов, выполнено 96% авиахимработ. Эксплуатация самолёта продолжается и в настоящее время. Дальнейшим развитием Ан-2 стал турбовинтовой Ан-3.

В боевых условиях применялся в Венгрии в 1956 году, в Лаосе в 1960-1962 и 1972-1975 годах, во Вьетнаме в 1963-1973 годах, в Кампучии в 1970 и 1979 годах, в Афганистане в 1980-1989 годах, в Никарагуа в 80-х годах, в Югославии в начале 90-х годов, в Нагорном Карабахе (и армянами, и азербайджанцами), в первую Чеченскую войну. В 60-х годах во время инцидентов на советско-китайской границе Ан-2 обрабатывал толпы хунвейбинов слезоточивыми аэрозолями.

Всего построено около 16700 самолётов Ан-2 разных модификаций (3164 в Киеве, 506 в Долгопрудном, 11915 в Польше, около 1100 в Китае). Выпускался по лицензии в Китае и Польше. Поставлялся на экспорт в более чем 50 стран мира.