1840 wurde Timothy H. O’Sullivan als Sohn von Jeremiah und Ann O’Sullivan vermutlich in Irland geboren. Seine Familie siedelte dann aufgrund der Großen Hungersnot in ihrem Heimatland in die Vereinigten Staaten von Amerika über. Ansonsten sind nur wenig Informationen über die Ausbildung und die Erziehung O’Sullivans bekannt. Fest steht jedoch, dass er 1856 oder 1857 eine Ausbildung in Mathew B. Bradys Fotogalerie in New York City begann, wo er das Verfahren der Daguerreotypie erlernte. Kurz darauf wurde er in eine Zweigstelle von Bradys Unternehmen in Washington, D.C. versetzt, die von Alexander Gardner geführt wurde.