O'Connor ha frequentato il college presso la Saint Bonaventure University con una borsa di studio per il Reserve Officers' Training Corps dell'esercito statunitense (ROTC), laureandosi con una specializzazione in biologia e una minore in teologia. Nel 1992 si è laureato al New York Institute of Technology College of Osteopathic Medicine. Ha completato il corso di specializzazione in medicina generale presso il Mountainside Hospital di Montclair, New Jersey, dove ha prestato servizio come capo residente nel 1995. Ha anche completato la formazione di chirurgo di volo dell'esercito statunitense ed è stato designato chirurgo di volo maestro nel 2010.