Hiromi Omura fait ses études à Tokyo, sa ville natale où elle obtient sa maîtrise de musique. Elle se perfectionne ensuite en Italie et au Nouveau CNIPAL où elle est pensionnaire pour la saison 2000-2001. Elle obtient de nombreux prix dont le 1er prix du Concours de Marseille, le 2e prix du Concours international Ismaele Voltolini et du Concours international Gianfranco Masini.
Parallèlement, elle participe à de nombreux concerts et opéras. En 2003 elle chante Héro dans Béatrice et Bénédicte à l'Opéra Comique avec l'Orchestre de Paris et Violetta dans La Traviata à Tokyo où elle est vivement saluée par la critique.
En février 2003, elle chante un des Anges dans Elie de Mendelssohn avec l'Orchestre National de France dirigé par Kurt Masur. Elle est aussi invitée par le maestro pour Le songe d'une nuit d'été de Mendelssohn au Théâtre des Champs-Elysées, puis au Hong Kong Art Festival.
En avril 2004, elle chante le rôle titre de Madame Butterfly à Amiens dans la production de l'Opéra de Lille et sous la direction de Pascal Verrot. En juillet 2004, elle est Micalla dans Carmen au Nouveau théâtre national de Tokyo, où elle reviendra prochainement pour Madame Butterfly (2005) et Nedda (Pagliacci 2006). Parmi ses projets français, Iphigénie en Tauride (rôle de Diane) à Nancy et à Caen et Madame Butterfly (rôle de Cio Cio San) à l'Opéra de Metz (octobre 2005).