Po vstupe Spojených štátov do druhej svetovej vojny sa O'Neil zúčastnil obrany atolu proti možnému japonskému útoku, ktorý sa skutočne uskutočnil medzi 4. a 7. júnom 1942. Za jeho úlohu v bitke o Midway
, O'Neil bol vyznamenaný bronzovou hviezdou s bojovým "V". 7. augusta 1942 bol povýšený do dočasnej hodnosti podplukovníka.