Van Os werd in 1974 benoemd tot hoogleraar Kunst- en cultuurgeschiedenis en in 1984 tot decaan van de Faculteit der Letteren aan de Rijksuniversiteit Groningen. Van 1989 tot 1996 was Henk van Os algemeen directeur van het Rijksmuseum in Amsterdam. Hij organiseerde tentoonstellingen als Gebed in Schoonheid. In 1996 nam hij afscheid van het Rijksmuseum en werd benoemd tot Universiteitshoogleraar voor de Leerstoel Kunst en Samenleving aan de Universiteit van Amsterdam. Van Os geeft regelmatig gastcolleges aan verscheidene buitenlandse universiteiten, waaronder Smith College Northampton (MA), Zentralinstitut für Kunstgeschichte in München en Harvard Centre for Renaisscance Studies in Florence.

Van Os heeft nationale bekendheid gekregen door publicaties, lezingen en interviews, maar vooral door presentatie van de tv-programma's over kunst: Museumschatten en Beeldenstorm. Hij heeft afgelopen jaren tentoonstellingen georganiseerd in het Groninger Museum, de Nieuwe Kerk te Amsterdam, het Museum Catharijneconvent in Utrecht, het Mauritshuis in Den Haag en Hermitage aan de Amstel, Amsterdam. Van Os is Member of the International Board of Trustees Hermitage St. Petersburg en van de Board of Trustees of the European Fine Art Foundation, voorzitter van de Heinekenprijs voor de Kunst van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen, voorzitter van de jury P.C. Hooftprijs voor Essays, president van de Keuringscommissies TEFAF en erelid van verschillende wetenschappelijke academies in binnen- en buitenland.