Erste internationale Erfahrungen sammelte O’Neill beim Deutschland Cup 2017, bei dem er mit der Nationalmannschaft der USA nur den vierten und letzten Platz belegte. Dennoch wurde knapp einen Monat später bekanntgegeben, dass der Angreifer für das Aufgebot des "Team USA" bei den Olympischen Winterspielen 2018 nominiert wurde. Dabei profitierte er von der Entscheidung der National Hockey League, die Saison für diese Olympiade nicht zu unterbrechen und ihre Spieler somit für eine Teilnahme zu sperren. In Pyeongchang erreichte er mit der US-amerikanischen Auswahl schließlich den siebten Platz.