O'Bannon a côtoyé John Carpenter dans les campus universitaires américains avant d'être scénariste, superviseur des effets spéciaux, monteur et co-auteur du premier chef-d'œuvre de Carpenter, Dark Star.
Dan O'Bannon a également contribué, en geek total, à l'infographie et aux effets visuels sur Star Wars de Georges Lucas. Son nom est associé à sa vision débridée de la planète rouge et au réalisme cauchemardesque de ses effets spéciaux de Total Recall de Paul Verhoeven. O'Bannon avait brillamment tiré le script de Total Recall à partir d'une nouvelle de Philip K. Dick, écrivain réputé difficile à adapter à l'écran.
Le scénariste avait écrit pour une bande-dessinée d'anticipation, The Long Tomorrow, une base que Moebius utilisera pour ses dessins. En tant que réalisateur, il a signé Le retour des morts vivants, une des suites du classique de George Romero, La nuit des mort-vivants mais aussi The Resurrected, un film d'horreur à petit budget inspiré par l'univers d' H.P. Lovecraft.
Son nom est familier des aficionados d'Alien pour lesquels O'Bannon imaginait l'histoire d' Alien 3 pour David Fincher en 1992 ou celle d' Alien, la résurrection pour Jean Pierre Jeunet en 1997. Il laisse inachevé le scénario du prequel d'Alien.