O'Connor ga ut ti studioalbum mellom 1987 og 2014. For debutalbumet fikk O'Connor en Grammy for Best Female Rock Vocal Performance. Hennes største gjennombrudd kom i 1990 med singelen «Nothing Compares 2 U», som ble skrevet av Prince. Den er fra albumet som ble hennes største suksess med rundt syv millioner solgte album på verdensbasis. Hun vant en Grammy for «Best Alternative Music Performance». Hun ga ut et album med irske sanger i 2002, albumet er produsert av Dónal Lunny som hun var sammen med på det tidspunktet og fikk en sønn med. I 2005 kom albumet som ble produsert av Sly and Robbie og inneholdt coverlåter av religiøse rastafari-reggaelåter fra 1970-tallet.