26. června 2015 byl O'Reilly vyměněn společně s Jamie McGinnem do týmu Buffalo Sabres za Nikitu Zadorova, J. T. Comphera, Mikhaila Grigorenka a volbu v druhém kole draftu 2015. 2. července podepsal se Sabres sedmiletou smlouvu za 52,5 miliónů dolarů, vstupující v platnost od sezóny 2016-17. Ihned byl také jmenován asistentem kapitána.