Hemsidan hade tidiga chanser, David Worrall på väg över från Joe Martins kors, medan Byron Webster slösade bort en möjlighet från ett Worrall hörn inom de första 15 minuterna.
Men Coventry ledde efter 22 minuter genom Marvin Sordells första mål för klubben.
Framåt visade styrka under tryck för att svänga och skjuta hem från 25 meter för endast Sky Blues tredje liga mål denna term.
Coventry Keeper Reice Charles-Cooks försök till klarering spelades i O'Brien innan halvtid, men han drog sitt skott brett.
Besökarna gick upprepade gånger nära efter pausen, Sordells huvud trickling inches bred innan Tony Craig avböjde sitt skott bakom minuter senare.
Fantastiskt spel från Steve Morison på 71 minuter, flå Jordan Turnbull innan du sätter upp O'Brien från nära håll, ställa upp en läktare finish.
Substitute Jodi Jones frikick tvingade en kvalitet rädda från Jordan Archer, medan Morison på väg smalt bred.
Rapporter från Pressföreningen.
Matchändar, Millwall 1, Coventry City 1.
Andra halvlek, Millwall 1, Coventry City 1.
Försök missade. Steve Morison (Millwall) höger fotade skott utanför lådan missar till höger.
Jamie Sterry (Coventry City) visas det gula kortet för en dålig foul.
Shane Ferguson (Millwall) vinner en frispark på vänsterkanten.
Foul av Jamie Sterry (Coventry City).
Callum Butcher (Millwall) vinner en frispark i anfallshalvan.
Foul av Gael Bigirimana (Coventry City).
Substitution, Millwall. Jamie Philpot ersätter Aiden O'Brien på grund av en skada.
Försök missade. Callum Butcher (Millwall) header från mitten av lådan är för hög.
Shaun Williams (Millwall) vinner en frispark i anfallshalvan.
Foul av Devon Kelly-Evans (Coventry City).
Försök missade. Steve Morison (Millwall) huvud från höger sida av sex yard box missar till höger.
Hörnet, Coventry City. Förföljd av Jordan Archer.
Jodi Jones (Coventry City) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Callum Butcher (Millwall).
Försöket räddades. Steve Morison (Millwall) höger fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet.
Hörnet, Millwall. Förföljd av Gael Bigirimana.
Hörnet, Millwall. Förföljd av Devon Kelly-Evans.
Försök missade. Jamie Sterry (Coventry City) höger fotade skott från utsidan lådan är hög och bred till höger.
Ersättning, Coventry City. Daniel Agyei ersätter Kyel Reid.
Hörnet, Coventry City. Sammankallad av Joe Martin.
Joe Martin (Millwall) visas det gula kortet för en dålig foul.
Jodi Jones (Coventry City) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Joe Martin (Millwall).
Substitution, Millwall. Callum Butcher ersätter Ben Thompson.
Ersättning, Coventry City. Jodi Jones ersätter Ruben Lameiras.
Foul av Byron Webster (Millwall).
Marvin Sordell (Coventry City) vinner en frispark i defensiva halvan.
Mål!  Millwall 1, Coventry City 1. Aiden O'Brien (Millwall) höger fotade skott från mitten av lådan till nedre vänstra hörnet. Hjälpt av Steve Morison.
Ersättning, Coventry City. Devon Kelly-Evans ersätter Lewis Page.
Försök missade. Sam Ricketts (Coventry City) huvud från höger sida av sex yard box är nära, men missar till höger efter ett hörn.
Hörnet, Coventry City. Sammankallad av Ben Thompson.
Försök blockerat. Ruben Lameiras (Coventry City) höger fotade skott utanför lådan är blockerad.
Substitution, Millwall. Shane Ferguson ersätter Fred Onedinma.
Försök missade. Shaun Williams (Millwall) höger fotade skott från utsidan lådan är hög och bred till vänster.
Vladimir Gadzjev (Coventry City) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Shaun Williams (Millwall).
Försök missade. Steve Morison (Millwall) höger fotade skott utanför lådan missar till vänster.
Försök missade. Marvin Sordell (Coventry City) header från mycket nära håll missar till höger efter ett hörn.
Aiden O'Briens andra halva tap-in förnekade Coventry sin första seger för säsongen som Millwall räddade en punkt.