Il a travaillé principalement pourMarvel Comics etDC Comics durant lesannées 1970,80 et90. Il est notamment connu pour avoir signé les aventures deGreen Lantern/Green Arrow et deBatman, avec le dessinateurNeal Adams,The Shadow, avec Mike Kaluta, etThe Question avec Dennis Cowan. En tant qu'éditeur, il est principalement connu pour avoir publié de nombreux titres deBatman. Il est aussi le directeur de l'associationThe Hero Initiative qui aide les dessinateurs et les scénaristes de comics dans le besoin.
Après avoir quitté la Navy, O'Neil est employé dans un journal local àCap-Girardeau, dans le Missouri. O'Neil y écrira quelques chroniques grâces auxquelles il attirera l'attention deRoy Thomas, qui deviendra lui-même un grand nom dans l'histoire du comic.
Roy Thomas écrit des histoires deSuperman pour DC comics, mais quitte finalement cette maison d'édition afin d'aller travailler pourStan Lee chez Marvel comics. C'est Thomas qui suggéra à Lee d'engager O'Neil en tant que scénariste. Celui-ci fit un test en écrivant un dialogue complexe de quatre pages, sur des planches extraites d'un numéros desQuatre Fantastiques. Son récit plut suffisamment àStan Lee pour que celui-ci l'engage définitivement.
Quand l'expansion de Marvel rendit impossible à Lee d'écrire plus d'histoires, il en donna à rédiger à Roy Thomas, plus que celui-ci ne pouvait le faire. C'est ainsi que O'Neil prit les rênes, en écrivant des histoires duDocteur Strange dansStrange Tales. Il écrira par la suite de nombreux dialogues pour des titres tels queRawhide Kid etMillie the Model, ainsi que des scénarios deDaredevil d'après des intrigues écrites par Lee.
À la fin des années 1970, O'Neil éditaDaredevil pendant que son auteur,Frank Miller, commençait à gravir les marches de la gloire.
En 1968,Dick Giordano, qui travaillait pourCharlton Comics, s'est vu offrir une place de rédacteur chez DC Comics ; il prit avec lui un membre de la maison Charlon, qui ne fut autre que Dennis O'Neil en personne (O'Neil ayant écrit pour Charlton Comics sous lepseudonyme deSergius O’Shaugnessy pour de nombreuses histoires)[4].
La première mission de O'Neil fut de trouver une stratégie pour augmenter les ventes de DC. L'une d'entre elles fut de se concentrer sur la création de nouveaux personnages. O'Neil écrira quelques numéros deBeware The Creeper, dans lequel apparaîtra le personnage de Creeper, créé par le dessinateurSteve Ditko. À partir de ce moment, DC engage O'neil pour écrire les nouvelles aventures deWonder Woman et de laLigue de justice d'Amérique. Dans les aventures de Wonder Woman, il priva la super héroïne de ses super-pouvoirs et la fit exiler sur l'île des Amazone. Il l'intégra, sans costume ni pouvoir, dans une intrigue internationale auprès de son mystérieux mentor I Ching. Ces modifications ne furent pas très bien accueillies par les fan de l'héroïne, telle que le fut la journalisteGloria Steinem, icône du féminisme américain. O'Neil qualifiera plus tard la transformation de cette super héroïne solitaire de « probablement aliénant » pour les lecteurs.
Il eut en revanche plus de succès grâce à laLigue des justiciers, titre dans lequel il fera passer des thèmes sociaux et politiques, ce qui lui permettra d'enchaîner sur ses travaux surGreen lantern/Green Arrow.
À la fin des années 1960, DC tente de redonner un coup de jeune à ses principaux héros. Celui dont bénéficiera Batman sera probablement le plus retentissant. C'est en 1964 que Batman eu le droit à son premier grand nouveau « design », qui fut baptisé à l'époque de période « New Look » et qui avait pour but d'augmenter les ventes. Ce changement impliqua une transformation trèskitsch et colorée de l'environnement et des décors du comics pour un personnage pourtant très sombre et très torturé.
Au début des années 1970, O'Neil est chargé par DC de rendre ses lettres de noblesse à l'homme chauve-souris et de lui restituer son côté sombre et mystérieux. Il sera pour cela épaulé par le dessinateurNeal Adams, qui sera chargé, quant à lui, de donner vie au nouveau chevalier noir. Cette période de la vie du personnage sera considérée comme l'une des plus prolifiques et des plus importantes de son histoire. On devra également aux deux artistes la naissance de deux nouveaux vilains :Ra's al Ghul etMan-Bat.
Le travail de Dennis O'Neil est reconnu dans l'industrie du comic et de l'écriture américaine. Il remporte leShazam Award pour sa sérieGreen Lantern/Green Arrow, pour son histoireNo Evil Shall Escape My Sight dans leGreen Lanterne #76 (en collaboration avecNeil Adams), pour avoir été le meilleur auteur en 1970 des aventures de Green Lantern, Batman Superman et bien d'autres titres, et enfin pour son histoireSnowbirds Don't Fly, dansGreen Lantern #85 (toujours avec Neal Adams) en 1971, où il dénonce le marché de la drogue et représente lesjunkies plus comme des victimes que comme des criminels.
1971 :Prix Shazam de la meilleure série régulière pourGreen Lantern/Green Arrow ; de la meilleure histoire pour « No Evil Shall Escape My Sight » dansGreen Lantern n°76 (avecNeal Adams) ; du meilleur scénariste réaliste pourGreen Lantern,Batman,Superman, etc.
1972 : Prix Shazam de la meilleure histoire pour « Snowbirds Don't Fly », dansGreen Lantern/Green Arrow n°85-86 (avec Neal Adams)