1860年，奥塞内尔从耶鲁大学毕业，然后前往谢菲尔德科学院学习地质与矿学。毕业后，他先后到柏林、海德堡和波兰弗罗茨瓦夫等地研究古生物学。1866年，他受聘担任耶鲁大学古脊椎生物学教授。自1871年，发现第一具美洲翼龙化石开始，奥塞内尔与另一位古生物学家开始了化石发现竞赛，历史上称这次竞赛为“化石之战”。其中，奥塞内尔发现了早期马、白垩纪鸟类、飞行爬虫类以及恐龙等80多个物种，他的对手发现了40多种。奥塞内尔获得了“化石之战”的胜利。
与奥塞内尔名字关联在一起的另一个词就是揭露“卡迪夫巨人”骗局。1867年，一个叫赫尔的雪茄制造商萌发出制造一个石头巨人来欺骗公众、牟取暴利的念头。他花费几千美元买来一块重达5吨的大块石膏，让人以自己为模特雕刻成一个裸身男人的外形。随后让工人在雕像上涂抹硫酸、做出岁月腐蚀的痕迹。之后，将这个雕像埋在纽约一个小镇附近的山谷，这个小镇叫“卡迪夫”（Cardiff）。
1869年，他雇佣两位毫不知情的工人在雕像埋藏地附近挖井，如他所愿，雕像被发现了。“卡迪夫巨人”的发现引起了轰动，赫尔举办的展览每天有数千人慕名而来。几位著名的地质学家都认为这是一个古代的雕像，具有学术价值。因为奥塞内尔是当时的学界翘楚，展览的主办方也邀请他为雕像背书，但当奥塞内尔看了一眼“卡迪夫巨人”后，他即说这不过是个近代产物、这一切都是骗局而已。令世人痴狂、学界风迷的“历史上的伟大发现”“卡迪夫巨人”骗局就此告破。
1899年3月18日，奥塞内尔在耶鲁去世，人们永远铭记这位伟大的古生物学家。