Gdybym dostał powołanie z Danii, raczej bym nie odmówił”.
W marcu 2022 roku po raz pierwszy został powołany do reprezentacji Danii U-21. 14 czerwca 2022 roku zdobył swoją pierwszą bramkę dla tej kadry w wygranym 3:2 meczu eliminacji mistrzostw Europy U-21 2023 z Turcją.
20 listopada 2023 roku O'Riley zadebiutował w seniorskiej reprezentacji Danii, wychodząc w podstawowym składzie na mecz eliminacji Euro 2024 z Irlandią Północną. Mimo znakomitej formy w Celtiku dość kontrowersyjnie nie znalazł się w 26-osobowej kadrze Danii na turniej finałowy w Niemczech. Selekcjoner Kasper Hjulmand powiedział: „Matt był naprawdę bardzo dobrym zawodnikiem, miał świetny sezon. Grał dobrze i rozumiem to pytanie. Wybrałem sześciu innych pomocników, ale decyzja była bardzo trudna. Postawiłem na sześciu piłkarzy, których można nieco bardziej przesuwać po boisku. Mikkel Damsgaard i Andreas Christensen, też mogą grać w pomocy. To ostatecznie odbyło się kosztem Matta, ale był to trudny wybór. Wiem, że rozegra jeszcze wiele meczów w reprezentacji. Nie mógł zrobić nic więcej, by znaleźć się w tej kadrze.