Domaren beskrev bevisen mot Colm Murphy och Seamus Daly som överväldigande.
Angreppet vidtogs av offrens familjer, som har fått 1,6 miljoner pund i skadestånd.
Tjugonio personer, däribland en kvinna som var gravid med tvillingar, dödades i IRA:s verkliga attack mot staden Tyrone i augusti 1998.
I sin sammanfattning erkände justitieministern Gillen omfattningen av den terrorskandal som ingen någonsin har dömts för.
"Tidsbarriären har inte tjänat till att dölja det enorma i detta brott, ondskan hos dess förövare och sorgen hos dem som måste bära dess konsekvenser", sade han.
"Även 15 år på ingenting kan späda ut den pulserande skräcken över vad som hände."
Lord Brennan QC, som representerade familjerna, sade att de sörjande släktingarna var fast beslutna att skadorna skulle betalas.
"Enforcement kommer att fullföljas med kraft här och i andra relevanta jurisdiktioner," sade han.
Michael Gallagher, vars son Aidan dödades i bombningen, beskrev det som en "viktig bedömning".
"Vi kommer att följa domen eftersom det skulle vara en mycket ihålig bedömning om det bara var ord", sade han.
"Vi kommer att göra vårt bästa för att försöka återvinna skadorna men just nu är vi bara glada att vi har fått en bedömning att vi, familjerna, offren, har hållit någon att redogöra för vad som hände i Omagh."
Under rättegången påstods det att Colm Murphy levererade mobiltelefoner till bombteamet.
Mr Justice Gillen sa att det fanns övertygande indicier för att två telefoner kopplade till Colm Murphy användes i attacken, med alla som medvetet försåg bombteamet med ansvar.
Byggmästarens förnekanden om att låna ut sin telefon till någon och senare förklaring till polisen i Irland var helt osannolika och utgjorde lögner utan någon oskyldig förklaring, enligt domaren.
Sammanträffandet av en liknande oförklarad användning av samma telefon i en tidigare bombning i Banbridge befanns utgöra ytterligare bevis på Murphys inblandning i Omagh-operationen.
"Att föreslå att för en andra gång hans telefon hade mystiskt använts utan hans kunskap flyttar en in i världen av fantasi," Mr Justice Gillen sade.
Han beskrev Murphys förklaring till att han underlät att lägga fram bevis som en följd av hans bristande förtroende för rättsväsendet som "gränsande till det frodiga".
"Det gör prima facie fallet ännu starkare och gör det nu överväldigande", tillade han.
Samma dom kom tillbaka mot Seamus Daly, baserat på hans samtal på en av de bombdrivna telefonerna mindre än en timme efter explosionen.
I november 2000 tog man också hänsyn till Dalys fällande plädering och fällande dom för ett verkligt IRA-medlemskap.
"Detta var relevant inte bara för benägenheten utan var logiskt bevis för att avgöra frågan om ansvar i detta fall," Mr Justice Gillen sade.
Ingen av dem var vid Högsta domstolen i Belfast för att få höra domen på 73 sidor.
"Jag har fastställt att båda de svarande var inblandade i att hjälpa till med att förbereda, plantera och detonera bomben", sade justitieminister Gillen.
Stanley McCombe, som förlorade sin fru Ann i illdådet, sade att han hoppades att polisen i Nordirland och Garda Siochana i republiken nu skulle granska bevisen efter domen.
"Av allt detta, vad vi har hört från domaren, jag tror att Gardai, PSNI, och de organ som är, måste verkligen titta på all denna information och alla dessa bevis och se om det finns ett fall som dessa människor måste svara för," sade han.
Gallagher sade att familjerna i Omagh skulle söka ett "tidigt möte" med chefen för PSNI, Matt Baggott.
"Vi tror att det är viktigt att han tittar på domen som avkunnades, att det kan finnas möjlighet att driva de individer som vi har hållit till svars i en brottmålsdomstol," sade han.
"Vi kan helt enkelt inte acceptera att 31 personer kan mördas och att ingen kan ställas inför rätta för det brottet."
Efter domen sa lord Brennan QC att han ville få slut på den nioåriga rättsliga striden.
Justitieministern motsatte sig att domen skulle skjutas upp i avvaktan på ytterligare överklagande och beskrev domen mot Murphy och Daly som "dämpande".
" Utsikterna vid överklagande är, i vår underkastelse, noll", sade han.
"De svarande har haft sin fulla rättshjälp och möjlighet att delta i denna rättegång. Låt det få ett slut."
Advokaten bekräftade också planerna på att förfölja alla fyra män som nu hålls ansvariga för bombningen.
Hittills har ingen åtalats för bombningen med framgång.
I avsaknad av fällande domar, tog offrens familjer en milstolpe civila åtgärder, söker skadestånd från de män som de trodde var ansvariga.
Rättegången följde det ursprungliga civilfallet i Omagh-bomben, som tros vara första gången i världen som påstådda medlemmar av en terroristorganisation har stämts.
Den första rättegången avslutades i juni 2009, då en domare slog fast att fyra män - Real IRA ledare Michael McKevitt, Liam Campbell, Colm Murphy och Seamus Daly - alla var ansvariga för att utföra illdåd.
De 12 släktingar som hade vidtagit åtgärden tilldelades mer än 1,6 miljoner pund i skadestånd.
McCombe sade att familjerna inte hade fått "en enda penny" från denna bedömning.
Men de fyra män som befanns vara ansvariga väckte senare överklaganden.
Michael McKevitt och Liam Campbell misslyckades med att få domsluten mot dem omkullkastade två år senare.
Colm Murphy och Seamus Daly lyckades hävda sina överklaganden i juli 2011, men paret beordrades sedan att få en ny rättegång i civilmål.
Murphy, en publican och entreprenör från Dundalk, och före detta anställd Seamus Daly från Cullaville, länet Monaghan, förnekade att han spelade en central roll i illdådet.
Två män som stämdes över Omagh-bomben har befunnits ansvariga för 1998 års illdåd vid sin civilrättegång.