Martin Hugh Michael O'Niell urodził się 1 marca 1952 roku w Kirlrea w Irlandii Północnej.

Jako zawodnik grał na pozycji środkowego pomocnika. Początki swojej kariery zaliczył w klubie Derry City, z którego przeniósł się do Nottingham Forest. W Nottingham grał od 1971 aż do 1981. Był częścią zespołu zbudowanego przez Briana Clougha, który wygrał ligę w 1978 oraz dwa razy święcił triumfy w europejskich pucharach w latach 1979 i 1980. Na koniec swej piłkarskiej kariery był zawodnikiem Norwich, Manchesteru City, Fulham ale nie osiągał z nimi większych sukcesów.

W latach 1971-84 O'Neill zagrał 64 razy w reprezentacji Irlandii Północnej zdobywając przy tym 8 goli.

Swą karierę trenerską O'Neill rozpoczął w Grantham City w 1987 roku. Następnie po krótkim epizodzie w Shepshed Charterhouse, objął posadę trenerską w Wycombe Wanderers, które poprowadził od 1990 do 1995 roku. Następnym klubem prowadzonym przez O'Neilla było Norwich lecz nie spędził tam wiele czasu i po pół roku współpracy jego drogi z klubem się rozeszły. Późniejszym jego ruchem było objęcie Leicester City jeszcze w 1995 z którym awansował do Premiership i swoimi dokonaniami (wygrana w Pucharze kraju) z tym klubem zadziwił większość fachowców na wyspach. W 2000 roku Martin podjął się już większego zadania jakim bez wątpienia było objęcie Celticu Glasgow. Z Celickiem wygrał ligę szkocką w latach 2001 i 2002, rok później zagrał w finale Pucharu UEFA, a w 2004 zdobył podwójną koronę wygrywając ligę i puchar Szkocji. Ostatecznie swą przygodę z tym klubem O'Neill zakończył 1 czerwca 2005 roku kiedy to oficjalnie na jego miejsce przyjęto Gordona Strachana.

Po roku przerwy w jego trenerskiej karierze w sierpniu 2006 Martin O'Neill podpisał kontrakt z Aston Villą zastępując Davida O'Leary'ego.