Setelah tiga tahun dan 119 pertandingan resmi bersama Wycombe, ia pindah ke Sunderland yang saat itu baru saja terdegradasi dari Divisi Dua ke Divisi Tiga. Di sana, O’Nien mengalami berbagai macam emosi dalam kariernya, dimulai dengan kekalahan di final promosi pada akhir tahun pertamanya melawan Charlton Athletic. Setahun kemudian, tim tersebut finis di peringkat kedelapan — posisi terburuk yang pernah diraih klub tersebut sepanjang sejarahnya.
Baru pada 2022 keadaan mulai membaik, dengan O’Nien sebagai pemain inti. Sunderland promosi ke Divisi 2, justru berkat kemenangan di final melawan mantan klub O’Nien, Wycombe. Di sana, mereka bertahan dengan baik hingga akhirnya berhasil kembali ke Liga Premier setahun yang lalu, sebuah pencapaian yang disambut meriah. Meskipun O’Nien hanya mendapat kesempatan bermain selama delapan menit dalam final playoff yang dramatis melawan Sheffield United, yang dimenangkan dengan skor 2-1 pada menit kelima perpanjangan waktu, namun hingga saat itu ia telah tampil dalam 48 pertandingan resmi untuk timnya.
Sementara AFC berbelanja besar-besaran dengan menghabiskan lebih dari 210 juta euro untuk mempersiapkan diri menghadapi Premier League, O’Nien mendapat hadiah: perpanjangan kontrak hingga 2027, dengan opsi bagi klub untuk memperpanjangnya satu tahun lagi.
Akan sangat aneh jika dia tidak diberi kesempatan debut di kompetisi internasional. O’Nien tahu bahwa dia harus meningkatkan performanya untuk itu. Jika tidak, kemungkinan besar impiannya untuk menjadi pemain dengan penampilan terbanyak di Sunderland pun akan sirna. “Ada beberapa pertandingan bagus dari saya, beberapa yang buruk, dan segala macam di antaranya. Sejak pertandingan pertama saya, saya telah meningkat,” katanya. “Dan jika saya ingin mencapai 350 atau lebih, saya harus memastikan bahwa saya terus meningkatkan diri, agar saya tidak tetap menjadi pemain yang sama seperti sekarang ini.”