Né le 20 janvier 1978 à Trappes dans les Yvelines, Omar Sy est le quatrième enfants d'une fratrie de huit enfants, il est le fils d'un ouvrier sénégalais et d'une femme de ménage mauritanienne. Originaires du village de Bakel à la frontière sénégalo-mauritanienne, ses deux parents sont d'ethnie peule et sa langue maternelle est le pulaar. Son père, issu d'une famille de tisserands, émigre en France en 1962 dans le but d'y accumuler un petit pécule afin de pouvoir ouvrir une boutique dans son pays natal. Il reste finalement en France, où il travaille dans l'usinage de pièces automobiles puis dans la logistique chez un sous-traitant automobile. Son épouse le rejoint en 1974. La famille est installée à Trappes4 dans les Yvelines où, pendant son enfance, il côtoie Jamel Debbouze, de trois ans son aîné et Nicolas Anelka. Jamel habite le même quartier (Les Merisiers) et est un ami de son frère aîné.