Оуэн окончил школу в своём родном городе в 1948 году, после чего продолжил своё образование, получив в 1953 году степень бакалавра по электротехнике в Университете Оклахомы, а в 1957 году — магистрскую степень по той же специальности в Стэнфордском университете. Через три года он защитил в Стэнфорде диссертацию и стал доктором наук. В дальнейшем занимался изучением физики ионосферы и написал по специальности свыше 45 научных статей и докладов и одну книгу.
В 1966 году Гэрриот получил квалификацию пилота реактивного самолёта, пройдя годовую программу обучения в военно-воздушных силах США. К этому времени он уже входил в группу из шести учёных-астронавтов, составлявших четвёртый набор астронавтов НАСА. 28 июля 1973 года Оуэн Гэрриот впервые отправился в космос и в качестве научного сотрудника провёл 60 дней на орбитальной станции «Скайлэб», установив новый рекорд пребывания в космосе, вдвое превышающий предыдущий. Им были произведены многочисленные исследования Солнца, земных ресурсов, а также эксперименты по адаптации человека к невесомости.
Второй и последний космический полёт Оуэна состоялся с 28 ноября по 8 декабря 1983 года в качестве специалиста полёта на шаттле «Колумбия» выполнявшем полёт по программе STS-9. Во время этого полёта было выполнено свыше 70 экспериментов в шести различных дисциплинах, главным образом, чтобы доказать пригодность лаборатории «Спейслэб-1» для проведения научных исследований. Впервые в истории космонавтики Оуэн Гэрриот провёл с борта космического корабля несколько сеансов радиолюбительской связи (позывной W5LFL).
Космическая карьера Оуэна Гэрриота могла продолжиться, но этому помешала катастрофа «Челленджера» из-за которой полёты шаттлов в космос были приостановлены на несколько лет.
С 1984 по 1986 год Гэрриот участвовал в проекте НАСА по созданию орбитальной станции, затем в июне 1986 года ушёл из отряда астронавтов и занялся частным бизнесом.