Компания Douglas, заинтересованная в сохранении лидирующего положения в поставках Авиационному корпусу Армии США самолетов-наблюдателей (разведчиков), разработала проект высокоплана, который должен был стать преемником самолетов типа биплан. В январе 1930 года был подписан контракт на два самолета Douglas ХО-31, первый из которых поднялся в воздух в декабре того же года.
Этот самолет имел крыло типа «чайка», расположенные тандемно кабины пилота и наблюдателя, тонкий фюзеляж, в котором был установлен двигатель Curtiss «Conqueror» V-1570-25 V-12 мощностью 600 л.с., и шасси с раздельными основными стойками и большими обтекателями колес. Крыло сверху было прикреплено канатами к четырем подкосам-кабанчикам, расположенным над фюзеляжем, а снизу крепилось проволочными расчалками к нижней части самого фюзеляжа. Цельнометаллический самолет имел отличные обводы, которые немного портила гофрированная дюралевая обшивка, покрывавшая фюзеляж позади капота двигателя.
ХО-31 сначала плохо держал направление, в связи с чем проводились эксперименты с различными по конфигурации килями и рулями направления, а также с дополнительным вертикальным оперением.
Вторым построенным самолетом был YO-31, который отличался двигателем «Conqueror» с редуктором и увеличенным вертикальным оперением. Четыре самолета YO-31A, поставленные в первой половине 1932 года, были радикально модифицированы: они имели эллиптическое крыло, новое хвостовое оперение, фюзеляж с гладкой обшивкой из металлических листов и фонарь над кабинами экипажа. Хвостовое оперение часто менялось, а на последнем варианте О-31А было установлено вертикальное оперение большого размаха с острой законцовкой. Единственный самолет YO-31B был невооруженным транспортным самолетом для перевозки личного состава, а один YO-31C имел свободнонесущее шасси с обтекателями и подфюзеляжный выступ, который позволял наблюдателю более эффективно стоя вести огонь из пулемета калибра 7,62 мм.
Пять самолетов для эксплуатационных испытаний Y10-31A были заказаны летом 1931 года, а весной 1933 года под обозначением Y1О-43 они поступили в Авиационный корпус Армии США. Аппараты значительно отличались от окончательной конфигурации самолетов О-31А, у них были укрепленные с помощью тросов крылья типа зонтик и перепроектированное хвостовое оперение. Они стали использоваться под обозначением О-43.
Заказ на 23 самолета О-43А был выполнен в 1934 году, этот вариант отличался от О-43 фюзеляжем большего сечения, что устранило подфюзеляжный выступ в месте расположения стрелка, а также увеличенным вертикальным оперением, как у модели О-31А.
Планер № 24 из контракта на самолеты О-43А был завершен как опытный самолет ХО-46, который отличался от модели О-43А тем, что имел подкосное крыло и поэтому обходился без подкосов-кабанчиков и проволочных расчалок, применявшихся на всех ранних моделях. Кроме того, впервые двигатель воздушного охлаждения Pratt-Whitney R-1535-7 заменил применявшуюся ранее силовую установку V-12. Самолет ХО-46 успешно прошел испытания, и заказ на 71 серийную машину О-46А был впоследствии увеличен до 90 машин, поставленных между маем 1936 года и апрелем 1937 года. Самолеты О-46А внешне отличались от моделей ХО-46 тем, что задняя часть фонаря их кабины плавно переходила в гаргрот.
О-46А продолжали применяться в эскадрильях наблюдения Авиационного корпуса Армии США до 1940 года. После 1942 года они использовались в качестве учебно-тренировочных.