Jährlich im Winter findet in Omsk der Siberian Ice Marathon statt. Es handelt sich um einen Halbmarathon, der bei Temperaturen um -20 °C gelaufen wird, was eine besondere Herausforderung an die Sportler stellt. Der kälteste Lauf fand im Winter 2001 am 6. Januar bei -42 °C statt. Der Journalist Tom Ockers nahm an diesem Lauf teil und veröffentlichte ein Buch darüber.
Mit Avangard Omsk stellt die Stadt einen Eishockeyverein in der höchsten russischen Liga, die Mannschaft war 2004 russischer Meister. Sie gehört wie auch der Fußballverein FC Chelsea dem Milliardär Roman Abramowitsch. Der Fußballverein heißt „Irtysch“. Aus Omsk kommen die Olympiasieger Aleksej Tischtschenko (Boxen), Irina Tschaschtschina (Gymnastik) und Dmitrij Lykin (Schießen).