Für sein Heimatland spielte O’Brien im Juniorenbereich bei der World U-17 Hockey Challenge 2005, den U18-Junioren-Weltmeisterschaften 2006 und 2007 sowie der U20-Junioren-Weltmeisterschaft 2009. Bei der World U-17 Hockey Challenge und U20-Junioren-Weltmeisterschaft belegte der Stürmer jeweils den fünften Platz und damit außerhalb der Medaillenränge. Umso erfolgreicher verliefen die beiden U18-Junioren-Weltmeisterschaften. Im Jahr 2006 gewannen die Amerikaner nach einem 3:1-Sieg über Finnland die Goldmedaille. Zum Gewinn des Weltmeistertitels steuerte O’Brien in sechs Begegnungen vier Scorerpunkte bei. Darunter befanden sich drei Tore. Im folgenden Jahr scheiterten die US-Boys knapp an der Titelverteidigung, als sie erst im Finale Russland mit 5:6 unterlagen. Im Rahmen des Turniers steuerte der Angreifer in sieben Partien ebenso viele Punkte zum Silbermedaillengewinn bei.