Acteur franco-irlandais, Donald O’Brien naît en France dans une famille d’origine irlandaise. Après la défaite de 1940, la famille déménage à Dublin où il entame une carrière théâtrale.
Il finit par revenir en France et débute au cinéma dans Les scélérats (Hossein, 1961). On le revoit ensuite dans la comédie Dynamite Jack (Bastia, 1961), Le train (Frankenheimer, 1964), Week-end à Zuydcoote (Verneuil, 1964), La métamorphose des cloportes (Granier-Deferre, 1965) et Martin soldat (Deville, 1966).
Toutefois, il rencontre enfin le succès en Italie à partir de 1968 grâce à des rôles marquants dans des westerns. On se souvient de Donald O’Brien dans Saludos Hombre (Sollima, 1968), Le shérif de Rockspring (Sabatini, 1971), 2 frères appelés Trinita (Genta, 1972), Les quatre de l’apocalypse (Fulci, 1975), Keoma (Castellari, 1976), Mannaja, l’homme à la hache (Martino, 1977) et Selle d’argent (Fulci, 1978).
Il suit l’évolution du bis italien et joue dans Emanuelle et les derniers cannibales (D’Amato, 1977), La terreur des zombies (Girolami, 1980), 2020 Texas Gladiators (D’Amato, 1983), 2072, les mercenaires du futur (Fulci, 1984), Atomic Cyborg (Martino, 1986) et Le nom de la rose (Annaud, 1986).
Donald O’Brien stoppe sa carrière en 1994, alors que le cinéma bis populaire italien est moribond.