Академик АН СССР (Российской АН) (с 1923; член-корреспондент с 1916).
В 1890 окончил Петербургский университет. С 1893 работал в Институте экспериментальной медицины. Основные труды посвящены изучению роли микробов в круговороте веществ (углерода и азота).
Первые исследования (1895-1904) относятся к анаэробному разложению целлюлозы.
Применив элективные питательные среды, содержащие в качестве единственного источника углерода фильтровальную бумагу, Омелянский впервые выделил культуру бактерий, сбраживающих целлюлозу, и изучил их морфологию и физиологию. Разрабатывая проблему нитрификации, установил угнетающее влияние различных органических веществ на нитрифицирующие бактерии. На основе изучения биологии азотфиксирующих бактерий в 1923 опубликовал монографию "Связывание атмосферного азота почвенными микробами", в которой показал зависимость между расходом органических веществ
микроорганизмом и количеством фиксированного им азота.
Сочетание морфологич
еского и физиологического методов исследования позволило Омелянскому всесторонне осветить роль микроорганизмов в круговороте азота и углерода.
Известны также его работы по различным вопросам общей микробиологии: образования бактериями метана, разложения ими пектиновых веществ, работы по биологии светящихся и ароматообразующих бактерий, бесцветных серобактерий. В труде "Микроорганизмы как химические реактивы" (1924) впервые указал на возможность использования бактерий в качестве чувствительных индикаторов по отношению к различным химическим веществам. Автор учебника "Основы микробиологии" (1909).