Charles Patrick Ryan O'Neal se narodil přímo v Los Angeles. Dědeček z matčiny strany byl Ir, babička Ruska. Otec byl hollywoodským scénáristou a oba rodiče také hráli. Bratr Kevin se také vydal po filmařské dráze. V Mnichově, kde otec krátce pracoval pro Rádio Svobodná Evropa, vystudoval Ryan americkou střední školu. V mládí vcelku úspěšně boxoval (13 knockautů), v letech 1956-57 se účastnil amatérských turnajů „Golden Gloves“.
U filmu měl raketový nástup: drama LOVE STORY (1970) a hned nominace na Cenu Akademie pro „nejlepšího herce“ a Zlatý glóbus. V roce 1973 skončil na 2. místě (za Clintem Eastwoodem) v žebříčku deseti kasovně nejúspěšnějších hvězd! Zazářil v sérii komedií režiséra Bogdanoviche jako CO DÁL, DOKTORE? (1972, s Barbrou Streisand), PAPÍROVÝ MĚSÍC (1973, s dcerou Tatum, která za tuto roli získala Oskara a Ryan svůj druhý Zlatý glóbus) nebo BIJÁSEK (1976, opět s Tatum O'Neal).
K dalším filmům z té doby patří Kubrickovo dobrodružné historické drama BARRY LYNDON (1975), pokračování LOVE STORY s názvem OLIVERŮV PŘÍBĚH (1978) a film plný honiček ŘIDIČ z téhož roku. Uvažovalo se o něm pro obsazení role Michaela Corleoneho – KMOTR (1972) a původně měl hrát i Rockyho – ROCKY (1976, scénárista Sylvester Stallone si však při prodeji práv vymínil, že hlavní roli ztvární on sám).
Koncem 70. let filmová kariéra Ryana O'Neala uvadala. V 80. letech ještě přišla zdařilá dobrodružně akční záležitost ZELENÝ LED (1981) s Omarem Sharifem a Anne Archer, za zmínku stojí jeho „režisér“ z komedie IRRECONCILABLE DIFFERENCES (1984), kde jeho postava volně vycházela z osudů skutečného režiséra Bogdanoviche. Na obrazovky se pak vrátil začátkem 90. let se seriálem „Good Sports“ (po boku s Farrah Fawcett) a objevoval se i v seriálu „Sběratelé kostí“ (2007-2008).