O'Neill nahradil Iana Baraclougha, jenž byl v říjnu odvolán poté, co s týmem vyhrál jen čtyři z 22 soutěžních zápasů. Právě Baraclough vystřídal O'Neilla na lavičce severoirské reprezentace v červnu 2020, když se dlouholetý trenér rozhodl skončit poté, co byly kvůli koronavirové pandemii odloženy kvalifikační zápasy play off o postup na mistrovství Evropy i samotný turnaj.
Své první období u národního týmu Severního Irska zahájil O'Neill v roce 2011 a dovedl mužstvo na mistrovství Evropy 2016, kde s ním prošel ze skupiny do osmifinále. Postup na mistrovství světa 2018 ztratilo Severní Irsko až v play off proti Švýcarsku.
Od roku 2019 trénoval O'Neill také druholigový anglický klub Stoke City, kde skončil letos v srpnu po nevydařeném úvodu sezony.