Omeruo bereikte met Nigeria –17 als basisspeler de finale van het WK –17 van 2009 en nam met Nigeria –20 deel aan het WK –20 van 2011. Hij debuteerde in 2013 in het Nigeriaans voetbalelftal. Daarmee won hij datzelfde jaar het Afrikaans kampioenschap 2013 en nam hij deel aan de Confederations Cup 2013. Omeruo vertegenwoordigde Nigeria ook op het WK 2014, het WK 2018 en het Afrikaans kampioenschap 2019. Hij maakte op 26 juni 2019 zijn eerste interlanddoelpunt, in het tweede groepsduel van het laatstgenoemde toernooi. Hij kopte toen het enige doelpunt van de wedstrijd binnen tegen Guinee.