O'Leary est née le à Chicago.
Elle étudie les mathématiques à l'université Purdue, d'où elle est diplômée en 1972, et elle termine son doctorat en informatique à l'université Stanford en 1976[1]. Sa thèse, Hybrid Conjugate Gradient Algorithms, est supervisée par Gene H. Golub[3]. Après avoir occupé un poste de professeur assistant en mathématiques à l'université du Michigan, elle part dans le Maryland, en 1978, avec une nomination conjointe en informatique et à l'Institut de physique de la science et de la technologie. Elle est également affiliée au programme de mathématiques appliquées du Maryland en 1979, et devient un membre de l'Institut des hautes études en informatique du Maryland en 1985. Elle est devenue Distinguished University Professor en 2014, la même année où elle a pris sa retraite. De 2009 à 2015 elle est rédactrice en chef de la revue SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications[1].
Conjugate gradients and related KMP algorithms, 1995
Deblurring images matrices, spectra, and filtering
DOMINO, a message passing environment for parallel computation, 1986
Milestones in matrix computation: selected works of Gene H. Golub with commentaries
Œuvres choisies.
Scientific computing with case studies
The mathematics of information coding, extraction, and distribution / éd. par George Cybenko, Dianne P. O'Leary, Jorma Rissanen. - New York, 1999
The use of the L-curve in the regularization of discrete ill-posed problems, 1991.
Dianne P. O'Leary (dir.), Linear and nonlinear Conjugate gradient-related Methods, AMS-SIAM, , « Conjugate gradient and related KMP algorithms : the Beginnings »