Структура проекта:

• CMakeLists.txt
• main.cpp
• res/resources.qrc
• res/icon.png
• src/…

resources.qrc

<RCC>
    <qresource>
        <file>icon.png</file>
    </qresource>
</RCC>

CMakeLists.txt

...
qt_add_resources(RESOURCES ${CMAKE_SOURCE_DIR}/res/resources.qrc)
...
add_executable(app_binary ${SOURCE_EXE} ${RESOURCES})

main.cpp

int main(int argc, char** argv){
    ...
    QAppWindow appWindow; 
    QIcon appIcon(":/icon.png");
    ...
    appWindow.setWindowIcon(appIcon);
    ...
}

1. Подготовка *.ico файла

Установка утилиты сonvert из пакета ImageMagick через MSYS2:

pacman -S mingw-w64-ucrt-x86_64-imagemagick

2. Создание icon.ico файла из icon.png:

$ convert icon.png -define icon:auto-resize=16,32,48,64,128,256 icon.ico
# The convert command is deprecated in IMv7, use "magick" instead of "convert"

3. Создание rc-файла иконки, res/icon.rc:

IDI_ICON1 ICON DISCARDABLE "icon.ico"

4. CMakeLists.txt:

...
if(WIN32)
    set(APP_ICON_RESOURCE_WINDOWS "${CMAKE_SOURCE_DIR}/res/icon.rc")
endif()
...
add_executable(app_binary ${SOURCE_EXE} ${APP_ICON_RESOURCE_WINDOWS})