Het moederbedrijf van Omega, La Generale Watch Co, werd in 1848 opgericht in La Chaux-de-Fonds, Zwitserland. Louis Brandt assembleerde daar horloges van onderdelen die werden geleverd door lokale ambachtslieden. Hij reisde door Europa om de horloges te verkopen. Nadat Louis Brandt in 1866 overleed, besloten zijn zoons Louis-Paul en Cesar de fabricage van onderdelen en het assembleren tot uurwerk op één plaats te laten doen. Dat gebeurde onder de merknaam 'Omega'. Het leidde tot een horlogefabriek die in 1903, het jaar dat beide broers overleden, negenhonderd mensen in dienst had. Het bedrijf, inmiddels een van de grootste horlogefabrikanten van Zwitserland, werd als 'Omega Watch Co' voortgezet door vier jonge nakomelingen.
Eind jaren 30, begin jaren 40, is het bedrijf actief geweest met de massaproductie van zakhorloges voor militairen van het Derde Rijk. Diverse modellen voor verschillende divisies. Zo had men voor de SS een editie waar ook een koperen box inclusief beeldmerk werd bijgeleverd. Exclusief was het merk destijds nog niet.
Gedurende de daaropvolgende decennia groeide Omega alsmaar door tot het in de jaren 70 de op twee na grootste producent van horloges ter wereld was. Na een aantal moeilijke jaren begin jaren 80 is Omega wederom een bloeiende onderneming.
In 1999 introduceerde Omega als eerste merk in zijn duurste horloges het "coaxiale echappement", een vinding van de Britse horlogebouwer George Daniel. Dat gaf veel minder wrijving en het horloge hoefde daardoor zelden of nooit meer gesmeerd te worden. Het mechanische horloge kreeg zo weer een concurrentiepositie tegenover het kwartshorloge.
De Omega Speedmaster is door NASA in 1965 geselecteerd - na zeer zware tests - om als officieel horloge (de moonwatch) te dienen tijdens alle bemande maan-missies van het Apolloprogramma. De Speedmaster is het eerste en enige horloge dat op de maan is gedragen. Bij de - bijna helemaal mislukte - Apollo 13 missie is een Omega Speedmaster cruciaal geweest in de timing die nodig was om de 3 astronauten vanuit de ruimte weer heelhuids op aarde te krijgen.
Omega wordt geassocieerd met de James Bond-films sinds GoldenEye (1995). De Seamaster-horloges van Omega zijn gebruikt in iedere Bondfilm van GoldenEye tot en met Spectre.