C'est lors de la saison 2006-2007 que O'Byrne rejoint finalement les Bulldogs de Hamilton dans la Ligue américaine de hockey où il gagna la Coupe Calder à la fin de cette même saison. L'année suivante, ne parvenant pas à se tailler un poste avec les Canadiens, il débuta la saison avec les Bulldogs. Au début de décembre, les Canadiens éprouvèrent des difficultés et firent appel à ses services pour la première fois le . À sa première partie dans la Ligue nationale de hockey, il récolta 2 mentions d'assistances contre les Bruins de Boston. Le , il marqua dans son propre filet déserté par Carey Price à la suite d'une pénalité à retardement, permettant ainsi à l'équipe adverse, les Islanders de New York, d'égaliser puis de remporter le match en tir de fusillade[2].
Il fut le dernier joueur du Canadien de Montréal à porter le chandail numéro 3 alors qu'on retira le chandail d'Émile Bouchard lors de la célébration du centenaire le . Il retira alors son chandail numéro 3 pour faire découvrir son nouveau numéro, le 20.
Le , le Canadiens de Montréal échange O'Byrne à l'Avalanche du Colorado en retour de l'attaquant de 18 ans Michaël Bournival.
Le , il a été échangé aux Maple Leafs de Toronto en retour d'un choix de 4e tour en 2014.
La nuit du 11 au , O'Byrne et Kostopoulos ont été arrêtés près d'une boîte de nuit de Tampa, après un incident où O'Byrne subtilisa la sacoche d'une femme. Les deux joueurs ont passé la nuit en prison, O'Byrne paya une amende de 2500 dollars et Kostopoulos 500 à la police de Tampa. Aucune accusation au dossier criminel n'a été portée contre les deux joueurs[5].
