Ōi là chiếc thứ tư trong số năm tàu tuần dương hạng nhẹ thuộc lớp Kuma được chế tạo, và giống như các tàu chị em, nó được dự tính để hoạt động trong cả vai trò tuần tiễu tầm xa tốc độ cao cũng như chỉ huy các hải đội tàu khu trục hay tàu ngầm.

Ōi được đặt lườn ở xưởng tàu của Kawasaki Heavy Industries tại Kobe vào ngày 24 tháng 11 năm 1919. Nó được hạ thủy hạ thủy vào ngày 15 tháng 7 năm 1920 và hoàn tất vào ngày 4 tháng 5 năm 1921. Ōi được đưa ra hoạt động cùng Hải quân Nhật vào ngày10 tháng 10 năm 1921.