Politiet opplyste at 49-åringen forlot Chicago-forstaden Wilmette i 6-tiden søndag morgen på en tråsykkel med motor.
Ifølge politiet ble hun funnet i god behold mandag, melder nyhetsbyrået AP.
O'Connor slo igjennom på slutten a 1980-tallet og ble verdenskjent med sin versjon av Prince-låta «Nothing Compares 2 U» i 1990.