Народився 25 грудня 1918 року в селі Благовіщенці (пізніше Лозівського району Харківської області, нині не існує) в селянській родині. Трудову діяльність розпочав у 1938 році техніком Запорізького заводу імені П. І. Баранова.

В 1941—1945 роках — служба в Червоній армії, учасник радянсько-німецької війни.

Після закінчення Запорізького машинобудівного інституту в 1950 році працював на Запорізькому моторобудівному заводі, де займав посади: майстра, заступника начальника цеху, заступника головного технолога, головного технолога, директора заводу, генерального директора виробничого об'єднання "Моторобудівник" імені 50-річчя Великої Жовтневої соціалістичної революції.

Під керівництвом Омельченко В. І. організовано серійне виробництво авіадвигунів нового покоління: ТВД АІ-20, АІ-24; ТРДД АІ-25 і АІ-25ТЛ; ТВлД ТВЗ-117, Д-136; ТРДД Д-36, Д-18Т.

Був автором та ініціатором впровадження прогресивних технологічних процесів; лиття деталей в кокіль, штампування вибухом, виготовлення заготовок лопаток компресора з титанових сплавів і легованих сталей періодичною прокаткою, ультразвукового зміцнення важко навантажених деталей, використання авіадвигунів в народному господарстві.

Обирався делегатом з'їздів КПРС та КПУ, членом Запорізького обкому КПУ та бюро міськкому партії, депутатом Запорізької міської ради народних депутатів.

Помер 6 лютого 1988 року у Москві. Похований у Запоріжжі на Капустяному кладовищі.