Eugene est né de parents d'origine irlandaise dans un hôtel se trouvant aujourd'hui sur ce qu'on appelle Time Square à New York.
Papa est comédien de théâtre, presque toujours en tournée. Maman l'accompagne (pour le surveiller) Eugene est donc isolé longuement dans des écoles et des pensionnats où il se réfugie vite dans la lecture. Tchekov, Strindberg, Ibsen, ils les découvrent, s'en inspirera. Papa est alcoolique, maman, accro à la morphine.
Il ira à l'université de Princeton, le temps d'un coup de vent, ou le temps de tirer une bouteille au travers de la fenêtre de l'enseignant, futur président, Woodrow Wilson. Euge adore la mer. Il s'y réfugiera pour soigner ses vagues de dépressions.
Quand Eugene a 24-25 ans, il doit être isolé dans des sanatoriums afin de soigner une tuberculose. C'est là qu'il choisit de se consacrer entièrement à l'écriture. Il écrivait déjà un peu de poésie et un peu de journalisme pour le New London Telegraph.
Dans les années 10, il est un régulier de la scène de Greenwich Village où il fréquente John Reed, le fondateur du Communist Labor Party of America. Il a même une liaison amoureuse avec l'amoureuse de Reed, la poétesse Louise Bryant. Le fameux film Reds de Warren Beatty traite, entre autre chose, du trio. Il épouse Kathleen Jenkins avec laquelle il a un fils, Eugene Jr. Ils divorcent en 1912.
Quand il arrive à Provincetown, en 1916, on raconte qu'il a dans ses cartons des dizaines de pièces de théâtre écrites de sa main. Il fait la rencontre de l'écrivaine Agnes Boulton, qu'il marie et avec laquelle il a un garçon (Shane) et une fille (Oona).
Sa première pièce produite sera en 1920, Beyond the Horizon. Il gagne le prix Pulitzer pour cette pièce. La même année, une autre de ses pièces commente l'occupation des États-Unis en Haïti. Anna Christie le rend fort populaire. Desire Under the Elms, Strange Interlude, Mourning Becomes Electra, Ah!Wilderness font de même. O'Neill est l'un des premiers, sinon le premier, à inclure le langage vernaculaire dans ses oeuvres.
Papa se boit jusqu'à en mourir, son grand frère, à 45 ans, aussi, sa mère meurt également, tous trois sur trois ans consécutifs. Eugene divorce Agnes en 1929. Il la quitte pour l'actrice Carlotta Monterey et s'installe en France avec elle. Eugene prendra 10 ans avant de créer quoi que ce soit de neuf. On lui donne le Prix Nobel de Littérature entretemps, en 1936.
Il reviendra avec deux solides pièces. La première traite des déceptions du rêve Américain, la seconde est largement autobiographique et sera un tel chef d'oeuvre que ça lui vaudra un second Prix Pulitzer.
Quand Oona, 18 ans, épouse Charlie Chaplin, 54 ans, Eugene la déshérite. Son fils Eugene Jr souffre du même alcoolisme qu'Eugene Sr. Il se suicide à 40 ans. Shane devient accro à la drogue et est aussi déshérité, avant de se suicider. De gros nuages traînent autour des O'Neill.
L'alcoolisme et la dépression sont toujours présents dans sa vie. Des symptômes de la maladie de Parkinson l'empêchent de travailler adéquatement. Il écrit une dernière fois avant d'en perdre à la fois les mains et l'inspiration.
Né dans un hôtel, il y meurt aussi, à Boston, dans un Sheraton (aujourd'hui le Boston University's Kilachand Hall) à l'âge de 65 ans, le 27 novembre 1953.
Laissant derrière 52 pièces de théâtre et beaucoup de mélancolie.
Il aurait eût aujourd'hui 130 ans.