Олег Миколайович спеціалізується в царині кримінального права й філософії права. У 2002 р. захистив кандидатську дисертацію, а у 2013 р. — докторську, із 2015 р. — професор. У його значному доробку — 181 публікація, зокрема дві монографії, дев’ять підручників і навчальних посібників, серед яких п’ять із грифом МОН України, а також низка статей у фахових виданнях. Найголовніші праці — монографія «Поведінка людини: філософсько-правовий вимір» (2012), підручники «Кримінальне право України. Загальна частина» (2010), «Практикум із кримінального права України. Особлива частина» (2015) і «Професійна етика юриста» (2016).
Учений підтримує молодих науковців. Підготував чотирьох кандидатів наук. Крім того, керує підготовкою восьми аспірантів. Тринадцять разів був офіційним опонентом на захисті дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата та доктора юридичних наук.
За вагомий особистий внесок у реалізацію державної правової політики, зміцнення законності та правопорядку, підготовку висококваліфікованих спеціалістів нагороджений багатьма почесними грамотами — Хмельницької облдержадміністрації (2004), Хмельницької міської ради (2006), Міністерства освіти і науки України (2007; 2011), президента НАПрН України (2019), а також грамотами Головного управління юстиції в Хмельницькій області (2008), голови Хмельницької обласної ради (2016) і Національного агентства з питань державної служби України (2018), Грамотою Верховної Ради України за заслуги перед Українським народом (2018).
Водночас із науковою та навчально-методичною роботою професор О.М. Омельчук активно працює в громадському секторі. Очолює Євразійську асоціацію правничих шкіл та правників і Хмельницьке обласне громадське об’єднання «Ізяславське земляцтво». Також він належить до таких авторитетних організацій, як Всеукраїнська асоціація кримінального права й Асоціація платників податків України. Очолював Консультативну раду при прокуратурі Хмельницької області.
Олег Миколайович — не тільки учений-правознавець, а й щасливий чоловік і батько двох дітей, сина та дочки. Його життєве кредо: «Живи й не заважай жити іншим».