Su verdadero nombre era David Poole Fronabarger, y nació en Big Spring, Texas.

O'Brien inició su carrera cinematográfica realizando pequeños papeles, y consiguiendo gradualmente hacer actuaciones de mayor entidad, principalmente en el cine de serie B.

O'Brien llegó a hacerse una figura familiar del público en la década de 1940, trabajando en la famosa serie de cortos cómicos de Metro-Goldwyn-Mayer titulada Pete Smith Specialties, y la cual era narrada por Pete Smith.

En 1942 O'Brien protagonizó el serial cinematográfico Captain Midnight, e interpretó el papel principal en el western Brand of the Devil en 1944.

En 1955 se casó con Nancy O'Brien, con la que tuvo otros tres hijos.