Ufficiale dai molti talenti, O'Brien ha servito, per la maggior parte della sua carriera, come capo teletrasporto, facendo trasferire con successo migliaia di persone per oltre 22 anni senza mai incappare in un incidente. La sua passione per le operazioni tecniche gli ha valso numerosissimi incarichi, compreso quello di ufficiale tattico sulla U.S.S. Rutledge. Proprio in quel periodo ha partecipato alle operazioni di soccorso sulla colonia di Setlik III dopo il massacro compiutovi dai Cardassiani. Un'esperienza, questa, che ha segnato profondamene O'Brien, determinando in lui un'istintiva avversione per quella razza guerriera. Durante il suo periodo di servizio agli ordini del Capitano Jean-Luc Picard sulla U.S.S. Enterprise NCC 1701-D, O'Brien ha conosciuto e sposato Keiko Ishikawa, botanica di origini giapponesi. Dalla felice unione sono nati Molly, partorita a bordo dell'Enterprise NCC 1701-D, e un bambino, venuto alla luce sulla stazione spaziale Deep Space Nine, dove O'Brien è stato trasferito come capo operazioni. Aperto verso ogni tipo di di tradizioni (anche per via del matrimonio con Keiko), O'Brien è rimasto sempre molto legato alla sua terra d'origine, l'Irlanda, della quale ama il cibo e la storia, che rivive volentieri sul ponte ologrammi. Oltre alla birra, la sua grande passione è il gioco delle freccette, nel quale è un vero mago.