[1]​ Es la cabeza del Grupo de Enfermedades Contagiosas en el Centro para Salud india americana[2]​ y es subdirectora del Centro de Acceso de Vacuna Internacional, una organización dedicada a acelerar acceso global a vacunas que salvan vidas.

[3]​ O'Brien ganó su grado médico en la Universidad McGill en Montreal.

Siguiendo su residencia en pediatría y una beca en enfermedades contagiosas pediátricas en el Johns Hopkins, Kate se unió a la Rama bacterial de Enfermedades Respiratorias en los Centros para Control de Enfermedad y Prevención como una Agente de Inteligencia Epidémica.

Esta búsqueda es crítica a comprender las necesidades de vacuna y eficacia potencial en regiones diferentes.

El trabajo de O'Brien doméstico e internacionalmente se ha centrado en epidemiología y estudios de vacuna de enfermedad neumocócica; rotavirus; Haemophilus influenzae; virus respiratorio sincitial; influenza; y Helicobacter pylori.