Professeur O'Connor est écossais mais a grandi au Canada, où il a d'abord été formé en tant que neuroscientifique. Sa recherche doctorale était multidisciplinaire à l'interface entre l'ingénierie et les sciences biomédicales à l'Université de Cambridge, où il a obtenu un doctorat en étudiant l'influence des micro-ondes pulsées sur les neurones et la physiologie cellulaire. Par la suite, il a obtenu une bourse Marie Curie au Laboratoire européen de spectroscopie non linéaire (LENS) à Florence, en Italie, appliquant la microscopie multiphotonique pour l'imagerie in vivo et la manipulation laser femtoseconde du cerveau. Il a poursuivi sa formation postdoctorale en électrophysiologie et optogénétique au HHMI Janelia Research Campus, Boston University et Woods Hole, États-Unis. Il a occupé une chaire d'excellence Labex en bioingénierie à l'Institut de recherche XLIM de Limoges, en France, où il a développé des microdispositifs et appliqué des outils d'imagerie optique avancés pour étudier les effets des champs électriques pulsés intenses et ultracourts sur le cancer in vitro et in vivo. Il a obtenu une habilitation à diriger des recherches (HDR) en France au XLIM de l'Université de Limoges en 2016. Avant sa mobilité à Polytechnique, il était chef du Département de bioélectronique à l'Ecole des Mines de Saint-Etienne, France, où il est Professeur titulaire de neurotechnologie. Ses recherches portent sur le développement de nouvelles neurotechnologies utilisant des matériaux électroniques organiques à couches minces pour l'interface avec le cerveau, la détection et le traitement du cancer. Il s'intéresse aux bases bioélectriques de la maladie et à la combinaison des approches bioélectronique, bioélectrique et neurophotonique.