Територія області тягнеться на 600 кілометри з півдня на північ і на 300 кілометрів зі сходу на захід. Головна водна артерія — Іртиш та її притоки Ішим, Омь, Оша, Тара. Область розташована на Західно-Сибірській рівнині, що обумовлює плоский рельєф. На півдні — степ, що поступово переходить у лісостеп, ліс і болотисту тайгу на півночі. Ґрунти піщані, мулисті. Уздовж Іртиша спостерігається «оазисний» мікроклімат, з більше лісистим ландшафтом. Тут — найродючіші землі регіону.
Клімат різко континентальний: зима холодна, сонячна й сніжна, літо спекотне, сухе. Середня температура січня −19 °C, липня +19 °C, з типовими відхиленнями до −35 °C й +35 °C, відповідно. Опадів 300—400 мм на рік.
Омська область перебуває в часовому поясі, позначуваному по міжнародному стандарту як Omsk Time Zone (OMST/OMSST). Зсув відносно UTC становить +6:00 (OMST, зимовий час)/+7:00 (OMSST, літній час), оскільки в цьому часовому поясі діє перехід на літній час. Щодо Московського часу пояс має постійний зсув +3 години й позначається в Росії відповідно як MSK+3. Омський час відрізняється від поясного часу на одну годину, бо на території Росії діє декретний час.
За даними на 2006 рік, населення області становить 2 034 600 осіб. Приблизно половина населення області, 1,1 млн осіб, мешкає в адміністративному центрі — місті Омську, на півдні області. Більша частина іншого населення мешкає уздовж головних транспортних осей: Транссибірської залізничної магістралі, що перетинає область зі сходу на захід та річки Іртиш, що тече з півдня на північ. Цей «транспортний хрест» зображений на гербі області.
Населені пункти з кількістю мешканців понад 7 тисяч 2007