Il poursuit ensuite des études de philosophie et de théologie au St Patrick's College de Maynooth. En 1974, il obtient un Bachelor's degree en lettres, puis en théologie en 1977. En 1978, il est diplômé en études missionnaires. Il prononce son serment perpétuel le , au sein de la Société des missions africaines (SMA). Il est ordonnéprêtre l'année suivante, le .
De 1990 à 1995, Kieran O'Reilly est membre du conseil provincial de la province irlandaise de la SMA, basée à Cork. Il est élu vicaire général en et en 2001 devient supérieur général de la Société des missions africaines, dont le siège est basé à Rome.
Il est réélu pour un second mandat en 2007.
Le pape Benoît XVI le nomme évêque de Killaloe le [1],[2] en remplacement de Mgr William Walsh dont la démission pour raison d'âge est acceptée le même jour par Rome. La rapidité de sa nomination est remarquée, car il faut plusieurs mois normalement pour remplacer un évêque démissionnaire.