O’Connor werd in 1981 tot rechter benoemd door de toenmalige Republikeinse president Ronald Reagan. De oud-rechter werd als een pragmaticus gezien, die vaak een brug vormde tussen conservatieve en progressieve rechters van het Hooggerechtshof.

O’Connor speelde een belangrijke rol tijdens de presidentsverkiezingen van 2000 tussen de Republikeinse George Bush jr. en de Democraat Al Gore. Het was O’Connor die voor een meerderheid van vijf tegen vier rechters zorgde waarmee een hertelling van stemmen werd geblokkeerd. Bush werd daardoor met een nipte meerderheid president.

De oud-rechter stapte uit het Hooggerechtshof in 2006 om haar zieke man te verzorgen. O’Connor werd opgevolgd door de conservatieve rechter Samuel Alito.