Jabarkan Eropa dari Fiona O'Sullivan

O'Sullivan menandatangani kontrak dengan klub AIK Fotboll Dam yang bermain di kompetisi Damallsvenskan di Swedia pada bulan Juli 2010. Setelah mencetak dua gol dalam tujuh pertandingan untuk AIK, O'Sullivan beralih ke pendatang baru di kompetisi Damallsvenskan yang bernama Piteå IF pada bulan Januari 2011. Bersama Piteå IF, O'Sullivan bermain di sembilan pertandingan dan menghasilkan satu gol. Setelah itu, ia bergabung dengan Kvarnsvedens IK yang bermain di kompetisi Divisi 1 dengan status pinjaman pada bulan Juni 2011.

Pada bulan Desember 2011, O'Sullivan meninggalkan Swedia untuk bergabung dengan klub di kompetisi Division 1 Féminine di Perancis yang bernama ASJ Soyaux. Pada paruh kedua musim 2011–12 dari kompetisi Division 1 Féminine, ia membuat empat gol dalam sembilan pertandingan. Selain itu, ia juga membuat satu gol dalam satu-satunya pertandingan yang ia jalani di Coupe de France Féminine. Sayangnya, Soyaux mengakhiri musim di posisi ke-11 dan harus menjalani degradasi. Kondisi ini membuat O'Sullivan harus mencari tim baru: "Jika saya ikut turun degradasi bersama tim ini, saya bisa kehilangan beberapa tahun dalam perjalanan karier saya untuk bermain di divisi kedua. Padahal saya merasa seharusnya saya bermain di divisi yang lebih tinggi," ujarnya pada saat itu.

O'Sullivan menandatangani kontrak untuk bergabung dengan klub SC Freiburg yang bermain di kompetisi Frauen Bundesliga pada bulan Juli 2012. Merasa kondisi Freiburg lebih cocok dengan dirinya daripada ketika ia bermain di Swedia dan Perancis, O'Sullivan menyebut Jerman sebagai tempat yang tepat baginya. Ia mengawali musim pertamanya dengan kuat, sebelum kematian mendadak sang ibu dan cedera lutut menghambat perkembangan permainannya. Freiburg mengakhiri musim di posisi kelima pada kompetisi Bundesliga musim 2012–13, dengan O'Sullivan menyumbang enam gol dari 13 pertandingan.

Pada bulan Juni 2014, O'Sullivan mencetak hattrick dalam kemenangan Freiburg atas BV Cloppenburg yang berakhir dengan skor 7-2. Itu adalah pertandingan terakhirnya untuk Freiburg, karena setelah itu ia hijrah ke klub Notts County yang bermain di kompetisi FA WSL pada akhir bulan tersebut. O'Sullivan mencatatkan namanya dalam buku sejarah Notts County saat ia menandai debutnya dengan gol penyama kedudukan saat bertanding melawan Arsenal Ladies, merayakannya dengan bahagia dan mendapat kepercayaan dari fans Lady Pies. Ia kembali membuat gol di pertandingan melawan Birmingham City hingga ia berhasil menyelesaikan musim 2014 dengan dua gol dari lima penampilan. Pada bulan Januari 2015, pelatih Notts County Rick Passmoor memuji penampilan O'Sullivan saat pemain tersebut menandatangani perpanjangan kontrak satu tahun.

Dengan kembali fitnya penyerang utama Notts County, Ellen White, jumlah penampilan O'Sullivan di musim 2015 pun menurun. Ia sempat tampil sebagai pemain pengganti di menit ke-83 pada pertandingan Final Piala FA Wanita tahun 2015 at Wembley Stadium, saat County kalah 1–0 dari Chelsea. Setelah itu, ia telah memutuskan untuk pensiun dari sepak bola profesional, untuk kembali ke sekolahnya dan menjadi asisten pelatih untuk San Francisco Dons. Ia langsung menjalani hari pertama di pusat pelatihan sehari setelah pertadingan final English Cup.