Il termine cette première année dans les majeures avec 4 victoires et 2 défaits en 12 parties jouées, dont 10 comme lanceur partant. Sa moyenne de points mérités de 5,92 en 51 manches et deux tiers lancées est cependant élevée.
Chez les Royals, O'Sullivan a une moyenne de points mérités de 6,11 en 70,2 manches au monticule, ce qui porte à 5,49 sa moyenne pour la saison 2010 complète avec les deux équipes.
En 12 parties jouées pour Kansas City, dont 10 comme partant, il ne remporte que deux décisions sur huit en 2011, avec une moyenne de points mérités élevée de 7,25.
Le jeune frère de Sean O'Sullivan, Ryan[5], est aussi lanceur de baseball et il a débuté en 2011 sa carrière en ligues mineures avec un club affilié aux Dodgers de Los Angeles[4].