Nina O'Brien prend part à des courses de la Coupe nord-américaine en 2014, dès sa première saison dans le cirque blanc. En 2015, elle connaît sa première sélection avec l'équipe américaine pour les championnats du monde junior et devient championne au niveau national de slalom chez les juniors. Plus tard, elle obtient le titre national sénior du slalom géant en battant des skieuses plus âgées telles que Paula Moltzan et Megan McJames[1].
Elle débute en Coupe du monde en à Killington. Elle marque ses premiers points deux ans plus tard au même lieu avec une 23e place sur le slalom. En parallèle, elle multiplie les podiums sur la Coupe nord-américaine, ce qui l'amène à remporter le classement général.
Aux Championnats du monde 2019, sa première compétition majeure, elle est 34e du slalom et 28e du slalom géant.
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