Kariera klubowa Po podpisaniu zawodowego kontraktu z drużyną Munster Rugby, O’Connell w sierpniu 2001 roku zadebiutował w przedsezonowym sparingu z Bath Rugby. W meczu o stawkę po raz pierwszy wystąpił w ostatnich minutach meczu z zespołem z Edynburga rozegranym w ramach Celtic League. Nieco ponad miesiąc później zadebiutował również w rozgrywkach europejskich – jako zmiennik pojawił się na boisku w spotkaniu z Castres Olympique. W Pucharze Heinekena Munster dotarł aż finału – który O’Connell rozpoczął w pierwszym składzie – jednak ostatecznie uległ Leicester Tigers 15:9.
W 2003 roku z prowincjonalną drużyną wywalczył mistrzostwo Celtic Legue, po zwycięstwie nad Neath 37:17 (w samym finale O’Connell nie brał udziału). Dalsze sukcesy przyniósł sezon 2004/2005, kiedy to Munster sięgnął po Celtic Cup. W finale irlandzka drużyna pokonała Walijczyków ze Scarlets 27:16.