I midten av 2001 giftet O'Connor seg med den britiske journalisten Nick Sommerlad; ekteskapet tok slutt i 2004. Hun fikk sitt tredje barn, sønnen Shane, i 2004 med musikeren Donal Lunny. I 2006 fikk hun sitt fjerde barn, Yeshua Francis Neil Bonadio, med Frank Bonadio.