Omalu nasceu em Nnokwa, Idemili Sul, Anambra, no sudeste da Nigéria, em setembro de 1968, o sexto de sete irmãos. Ele nasceu durante a Guerra Civil nigeriana, o que fez com que sua família fugisse de sua casa na aldeia predominantemente ibo de Enugu-Ukwu, no sudeste da Nigéria. Eles retornaram dois anos após o nascimento de Omalu. A mãe de Omalu era costureira e seu pai engenheiro de mineração civil e líder comunitário em Enugu-Ukwu. O nome de família, Omalu, é uma forma abreviada do sobrenome, Onyemalukwube, que traduz a "ele (ela) que sabe, fala."