Один из первых постановщиков спецэффектов родился 2 марта 1886 года в калифорнийском городке Окланд. Умер от сердечного приступа 8 ноября 1962 года в Лос-Анжелесе. Дважды был женат, имел двоих детей.
Его первый брак с Хазель Коллетт был очень несчастным. Осенью 1933 года во время работы над картиной «Сын Конга» Хазель застрелила двух своих сыновей и выстрелила в себя. Ее удалось спасти, но вскоре она умерла от рака и туберкулеза.
После смерти Уиллиса его протеже и ученик Рэй Харрихаузен посещал его вторую жену регулярно практически до самой ее смерти.
Когда Уиллис впервые увидел первую отпечатанную копию «Кинг-Конга» (1933), то заметил, что шерсть, покрывающая куклу, двигается, так как он нечаянно шевелил своими пальцами, держа куклу во время съемок. Уиллис О’Брайен испугался, что продюсер заметит эту ошибку и уволит его. Но тот, наоборот, похвалил постановщика спецэффектов за внимание к таким мелким деталям, как шевелящаяся шерсть на ветру.

Выборочная фильмография:

«Долина Гванги» (The Valley of Gwangi), 1969
«Этот безумный, безумный, безумный, безумный мир» (It's a Mad Mad Mad Mad World), 1963
«Затерянный мир» (The Lost World), 1960
«Бегемот-морской монстр» (Behemoth the Sea Monster), 1959
«Черный скорпион» (The Black Scorpion), 1957
«Чудовище пещерной горы» (The Beast of Hollow Mountain), 1956
«Животный мир» (The Animal World), 1956
«Могучий Джо Янг» (Mighty Joe Young), 1949
«Последние дни Помпеи» (The Last Days of Pompeii), 1935
«Сын Конга» (The Son of Kong), 1933
«Кинг-Конг» (King Kong), 1933
«Создание» (Creation), 1931
«Затерянный мир» (The Lost World), 1925