Это семейство наблюдательных самолетов ведет свою историю от двух опытных самолетов Douglas ХО-2, первый из которых был оснащен двигателем Liberty V-1650-1 мощностью 420л.с. и прошел летные испытания осенью 1924 года. Второй образец испытывался с двигателем Packard IA-1500. Для серийного производства выбрали первый вариант, как наиболее надежный. USAAC сделал заказ на 70 самолётов О-2. Они сохранили от самолета ХО-2 фюзеляж из сварных стальных труб и деревянные крылья, покрытые полотняной обшивкой, кроме алюминиевых панелей на передней части фюзеляжа. Шасси было раздельного типа (с разрезной осью), горизонтальное хвостовое оперение имело подкосы и расчалки, двигатель охлаждался трубчатым радиатором.

Самолет О-2 оказался традиционным, но очень надежным бипланом. Дополнительно выпускались варианты O-2A для ночных полетов и O-2B с двойным управлением для Армии США. За границу поставлялся ряд модификаций самолета, отличавшихся только двигателями. Для Канады выпускалась трехместная модификация для аэрофотосъемки. Более поздние модификации самолета получили фюзеляж более обтекаемой формы и металлический двухлопастный винт вместо деревянного. Всего было выпущено 879 самолетов всех модификаций.

• O-2 - первая серийная модификация
• O-2A - вариант для ночных полетов
• O-2B - самолеты с двойным управлением для Армии США
• O-2C - с модернизированными радиаторами и шасси
• O-2D - грузопассажирский вариант
• O-2E - модификация, имевшая вместо проволочных расчалок между элеронами жесткие стойки
• O-2H - cамая массовая (выпущено 140 самолетов) модификация с измененной формой фюзеляжа, новыми хвостовыми стабилизаторами, жесткими межкрыльевыми стойками и усиленным шасси
• O-2J и O-2K - невооруженные самолеты с двойным управлением для транспортных перевозок, построено 60 машин
• O-2MC - различные экспортные варианты с разными двигателями для ВВС Китая
• XO-6 - цельнометаллический вариант, компанией Thomas-Morse построено 5 экземпляров
• OD-1 - два самолета O-2C для Корпуса морской пехоты
• BT-1 - учебно-тренировочный вариант с двойным управлением