O'Sullivan, 41, jagade en femte walesiska Open titel, återhämtade sig från att gå en ram ner för att slå Tom Ford 4-1 och satte upp ett möte med Mark Davis.
Engelsmannen Selby, 33 år, tappade inte en ram när han slog Liam Highfield.
Wales tvåfaldiga världsmästare Mark Williams drabbades av en överraskning 4-3 nederlag av världsnummer 115 Elliot Slessor.
Det fanns en annan överraskning exit som Kinas värld nummer fem Ding Junhui slogs ut i den första omgången i en 4-2 förlust för Finlands Robin Hull.
Världs nummer fyra Judd Trump lättade genom 4-1 mot Andrew Higginson, medan Scottish Open mästare Marco Fu slog Martin Gould 4-2.
Femtonåriga walesiska skolpojken Jackson Page är tillbaka i aktion på onsdag, när han möter John Astley i den andra omgången.
Tonåriga wildcard inträde eliminerat världsnummer 123 Jason Weston i den första omgången av sin debut professionell turnering på måndag.
Ta reda på hur du kommer in i snooker, pool och biljard med vår helt inkluderande guide.
Anmäl dig till Min Sport för att följa snooker nyheter och rapporter på BBC-appen.
Försvarsmästare Ronnie O'Sullivan och världsmästare Mark Selby gick båda vidare till den andra omgången av Welsh Open på tisdag.