В 1959 году окончил Киевский строительный техникум.
В 1974-м - Киевский инженерно-строительный институт, в 1978-м - Киевский институт народного хозяйства. Кандидат технических наук.
1959-1961 гг. - бетонщик строительного комбината Киевского облстройтреста, служба в армии, мастер цеха сборного железобетона того же стройкомбината.
1980-1987 гг. - первый заместитель начальника - главный инженер Главкиевгорстроя.
1987-1989 гг. - советник-консультант в Республике Афганистан.
1989 г. - главный инженер Укрстроя в Армянской ССР (во время восстановления населенных пунктов, разрушенных землетрясением).
1989-1990 гг. - начальник Управления стройиндустрии, промстройматериалов и стандартизации Госстроя УССР.
1990-1992 гг. - заместитель председателя исполкома Киевского горсовета народных депутатов.
1992-1994 гг. - генеральный директор ГКП Киевреконструкция.
1994-1996 гг. - заместитель председателя, первый заместитель председателя Киевской городской государственной администрации.
С августа 1996 года - председатель Киевской городской государственной администрации.
С мая 1999 по апрель 2006 гг. - Киевский городской голова.
С 1999 по 2006 года был президентом Ассоциации городов Украины.
2007-2012 гг. - народный депутат Украины VI созыва, прошел в парламент по списку блока Наша Украина - Народная самооборона (по квоте Народной самообороны Юрия Луценко). Глава комитета ВР по вопросам
государственного строительства и местного самоуправления.
Осенью 2012 года баллотировался в Верховную Раду VII созыва по одномандатному округу №220 в Киеве, однако за две недели до выборов подал в ЦИК заявление с просьбой снять его кандидатуру с
регистрации.
С мая 2014 года - депутат Киевского городского совета VII созыва.
На выборах городского головы Киева в 2015 году занял 3 место, набрав 8,47% голосов избирателей. Также переизбран депутатом Киевского городского совета VIII созыва под первым номером по списку партии
Единство.
По результатам выборов 25 октября 2020 года Александр Омельченко избран депутатом Киевсовета IX созыва от партии Единство. Партия Единство прошла в Киевсовет, набрав 8,74% голосов.
Герой Украины (с вручением ордена Державы, 2001). Заслуженный строитель Украины (2004). Лауреат Государственной премии Украины в области архитектуры.
Награжден орденами "Знак почета" (1982), Трудового Красного флага (1986), князя Ярослава Мудрого V (1998) и IV (1999) степеней, почетным отличием президента Украины (1996).
Жена Людмила (1945 г.р.) - по образованию инженер-строитель. Супруги воспитали двоих сыновей - Яна (1966 г.р.) и Александра (1968 г.р.). Александр Омельченко-младший - дважды народный депутат
Украины (IV и V созывов), был членом фракции Наша Украина.