בשנת 1976 חזר לישראל, לאחר שהוצע לו לנהל את מוזיאון תל אביב, אך הדבר לא יצא אז לפועל. הוא השתלב כמרצה לתולדות האומנות בחוג לתולדות האמנות באוניברסיטת תל אביב, שם כיהן מ-1976 כמרצה בכיר ומ-1986 כפרופסור, עד צאתו לגמלאות בשנת 2009. כמו כן שימש כמרצה ב"בצלאל" ובמוסדות אחרים.
עומר הביא עמו שיטות מחקר ולימוד חדשות, ותפיסות חדשות של האמנות. הוא גידל דור של חוקרי אמנות, שחלקם הפכו אחר כך לחוקרים ידועים ולמרצים בחוג לתולדות האמנות באוניברסיטת תל אביב וכן במוסדות אקדמיים שונים. הוא יסד את תוכנית לימודי המוזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב, הראשונה מסוגה בארץ, ולימד את תורת כתיבת הקטלוגים ברמה של ספרות מחקרית. עומר זכה למוניטין מקומיים ובינלאומיים בתחום המוזואולוגיה, שבאו לידי ביטוי בעבודתו ובמסלולי הכשרה ייעודיים ואקדמיים שפיתח בתחום. הוא גידל דורות של אוצרים שמכהנים כיום בתפקידי מפתח בגלריות ובמוזיאונים בארץ. כחלק מפעילותו זו, בשנת 1977 הקים את הגלריה האוניברסיטאית באוניברסיטת תל אביב והיה למנהלה, וכן הקים גן פסלים ברחבי האוניברסיטה[2].
משנת 1995 ניהל את מוזיאון תל אביב לאמנות. לצד תערוכות שהובאו מחו"ל, ושהציגו בפני הקהל את טובי האמנים הבינלאומיים, העמיד עומר את האמנות הישראלית בראש מעייניו ובחר להציג אמנים ישראלים רבים, שהיו חלק מההיסטוריה של תולדות האמנות הישראלית. בין היתר הרבה להציג נשים אמניות, למרות שלא היה קרוב לנושא המגדר באמנות. מבקריו טענו כלפיו שהוא שולט במוזיאון ביד רמה ושאינו מציג אמנים ישראלים צעירים. עומר טען להגנתו שאמנים צעירים צריכים להציג קודם כל בגלריות ורק עם בשלותם להגיע למוזיאונים.
