Американский актёр.
Родился в Нью-Йорке.
Дебют в кино состоялся в 1938 году. Во время Второй мировой войны служил в военно-воздушных силах США. Среди его работ — главные роли в нуарах «Убийцы» (1946), «Мёртв по прибытии» (1950) и «Попутчик» (1953), роли второго плана в вестернах «Человек, который застрелил Либерти Вэланса» (1962) и «Дикая банда» (1969), политическом триллере «Семь дней в мае» (1964). О’Брайен был награждён «Оскаром» за лучшую роль второго плана в мелодраме «Босоногая графиня» (1954). Много снимался в телевизионных сериалах.
О’Брайен был женат дважды: на актрисах Нэнси Келли и Ольге Сан-Хуан. Сан-Хуан была матерью трёх его детей.
Умер в Инглвуде, штат Калифорния от болез...