Luego que Kieran Richardson pusiese adelante a Sunderland poco después del descanso, el ex técnico de Celtic y Aston Villa observó desde las gradas como su equipo perdía una clara oportunidad para el 2-0 cuando el portero Wayne Hennessey paró un penal de Sebastián Larsson.
Steven Fletcher igualó inmediatamente para los Wolves en el contraataque resultante y anotó de nuevo a nueve minutos del final, para colocar a su equipo por encima de Sunderland en la tabla.
O'Neill va a reemplazar oficialmente al despedido Steve Bruce el próximo lunes, con el equipo de su infancia apenas un punto por encima de los últimos tres.
Richardson le dio la ventaja a Sunderland a los 52 minutos al final de un fulminante contraataque. Nicklas Bendtner y Stephane Sessegnon se combinaron para dejar libre a Richardson en el área y el artillero soltó un cañonazo al ángulo que dejó a Hennessey sin posibilidades.
Larsson consiguió el penal cuando se dejó caer exageradamente en el área luego que el zaguero Jody Craddock apenas hiciese contacto con él.
Ocho minutos más tarde, Fletcher anotó el gol decisivo con un disparo de zurda desde 12 metros.
El triunfo elevó a los Wolves dos puestos, al 15, dos puntos por encima de Sunderland. Solamente Blackburn, Bolton y Wigan en la zona de promoción andan debajo de Sunderland.
En el otro duelo dominical, Stoke se impuso 1-0 a Everton con el primer gol del zaguero Robert Huth en la campaña. Stoke subió cinco puestos, al octavo.
El sábado, el líder Manchester City mantuvo su paso impresionante, arrrollando 5-1 a Norwich. City sigue con cinco puntos sobre Manchester United, que venció 1-0 a Aston Vila. Chelsea se impuso 3-0 a Newcastle, Arsenal 4-0 a Wigan y Tottenham a Bolton 3-0.