Актёр родился 1 августа 1990 в Алвастоне, что в Англии. Его родители Элисон Гаттеридж и Джон Патрик О'Коннелл. Его мать - англичанка, работала в British Midland, а его отец был ирландцем и работал на железной дороге в Бомбардье.

В 2005 году началась его карьера с телесериала «Врачи». Позднее он появился в телесериале «Беглецы» (2010) и «Молокососы» (2007). Последний сериал принес Джеку наибольшую популярность и многочисленные армии фанатов.

Также его стали приглашать для съемок в различных фильмах. Его дебют в качестве актера кино состоялся благодаря фильму «Это – Англия» (2006), позже снялся в «Райское озеро» (2008), «Гарри Браун» (2009), «Рядовой Писфул» (2012) и «Сомнамбулы» (2011). В 2013 году он снялся в фильме «От звонка до звонка» в главной роли, за что получил признание критиков со всего мира.

О'Коннелл дебютировал в Голливуде в роли греческого солдата Калисто в боевике «300 спартанцев: Восстание империи» (2014), а позже сыграл олимпийского бегуна на длинные дистанции и военнопленного времен Второй мировой войны Луиса Замперини в фильме «Несломленный» (2014). В 2016 он появился в фильме «Финансовый монстр» (2016), где снялись также Джордж Клуни и Джулия Робертс.

В планах у Джека появление в таких фильмах, как «Против всех врагов» (2019), «Бонни и Клайд» (2020).