Сергей Валерьевич Омельченко родился 12 июля 1963 года в г. Красноярске.
В 1984 году окончил Новочеркасское высшее командное училище связи. После окончания училища проходил службу в Вооруженных силах СССР.
На работу в отрасль связи пришел в ноябре 1993 года инженером Территориального управления Южного филиала ОАО «Ростелеком»; в ноябре 1997 года стал главным инженером, а в июне 1999 года — директором Территориального управления Южного филиала.
В январе 2002 года был назначен директором Приволжского филиала ОАО «Ростелеком» (г. Самара). 26 апреля 2005 года совет директоров ОАО «ВолгаТелеком» принял решение о назначении С. В. Омельченко на должность генерального директора компании, где он проработал до 26 апреля 2009 года. Является членом Совета Директоров ОАО «ВолгаТелеком».
Награжден Почетной грамотой Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации (грамотой награждаются работники сферы связи и информатизации, внесшие значительный вклад в развитие инфокоммуникационного комплекса страны).