Né de parents marocains et yéménites le 13 mai 1971 dans la petite commune de Givatayim, en Israël, Omer Avital apprend la guitare classique au conservatoire à l'âge de onze ans?. Inscrit au lycée Thelma Yellin de Tel-Aviv, il se tourne vers la contrebasse, le jazz, le blues et forme ses premiers groupes.
Installé à New York en 1992 après une année passée dans l'orchestre de l'armée israélienne, le contrebassiste participe à un grand nombre de séances en studio et de concerts aux côtés de Jimmy Cobb, Roy Haynes, Nat Adderley, Al Foster, Kenny Garrett, Steve Grossman ou Rashied Ali. Deux ans plus tard commence une série de concerts avec le pianiste Jason Lindner au Smalls Club, dans Greenwich Village. Il forme en 1995 son propre sextette avec quatre saxophonistes interchangeables puis signe avec le label Smalls Records qui publie Jazz Underground: Live at Smalls (1997) puis, après un enregistrement resté inédit Devil Head, l'album en leader Think With Your Heart (2001).
En 2003, Omer Avital retourne en Israël étudier les musiques traditionnelles arabe et israélienne ainsi que la pratique de l'oud. De retour à New York deux ans plus tard, il recommence à se produire au club Smalls où est enregistré No Asking Permission (2006). Sur les albums suivants The Ancient Art of Giving et Arrival (2006), puis Room to Grow (2007), il met à profit son bagage culturel multiple et participe parallèlement au projet Third World Love. En 2008, le gouvernement israélien le récompense du Prime Minister Award.
Parallèlement à des séances avec Joshua Redman, Avishai Cohen, Anat Cohen, 3 Cohens, Brad Mehldau, Kurt Rosenwinkel ou Larry Goldings, le contrebassiste mène de front le groupe Yemen Blues qui publie un album en 2011 et le Yes! Trio qui sort le sien l'année suivante. En leader, il réalise les albums Free Forever (2011), Suite of the East (2012), New Song (2014) et Abutbul MUsic (2016). L'année suivante, l'album Avi Avital Meets Omer Avital est le fruit de sa rencontre avec le mandoliniste classique et compatriote Avi Avital.
