Než Olmo Omerzu zahájil kariéru režiséra, živil se jako vydavatel komiksového časopisu Stripburger a spolupracoval na mnoha evropských výstavách komiksu.
První krátký film, který Olmo Omerzu natočil, nazval Almir (1998), následoval snímek Nic (2003). Další, mj. Ve čtyři odpoledne, Masky či Lásky, již točil coby student pražské FAMU, kterou absolvoval v letech 2004 až 2011.
Jako předloha dramatu Příliš mladá noc (2012) byla Olmovi Omerzu předlohou kniha Bruno Hájka, který se též podílel na jeho scénáři. V témže roce režisér na Cenách české filmové kritiky zvítězil v kategorii Objev roku.
Drama Rodinný film (2015) režiséru Olmovi Omerzu vyneslo tři nominace na Českého lva - nejlepší film, režie a herečka, což byla Vanda Hybnerová. Na Tokyo IFF za něj režisér získal cenu za umělecký přínos. Zabodoval s ním i v rámci Cen české filmové kritiky, kde dostal „nálepku“ nejlepší film a s kolegou Nebojšou Pop-Tasićem si též připsal cenu za nejlepší scénář.
Úspěch Olmo Omerzu měl i s road movie Všechno bude (2018). Na MFF v Karlových Varech byl snímek oceněn za režii. Nominaci neproměnil na tamní cenu nejvyšší, tedy Křišťálový globus, tu získalo rumunské drama Je mi jedno, že se zapíšeme do dějin jako barbaři.
Film Všechno bude byl nominován na Českého lva, a to hned v deseti kategoriích. Olmo Omerzu si sošku odnesl za nejlepší režii. Snímek převálcoval konkurenci a získal celkem šest králů zvířat.
V roce 2022 bylo na devět Českých lvů nominováno drama Olmy Omerzu Atlas ptáků (2021).