Satoshi Ōmura è nato a Nirasaki, Yamanashi, Giappone, nel 1935, il secondo figlio della famiglia Ōmura. Dopo la laurea in Università di Yamanashi nel 1958, è stato nominato insegnante di scienze presso la Metropolitan Sumida Tech High School di Tokyo. Nel 1960 è diventato un auditor del corso di Koji Nakanishi all'Università di istruzione di Tokyo, un anno dopo, si è iscritto all'Università di Scienza di Tokyo (TUS) e ha studiato scienze. Ōmura ha ricevuto il suo M.S. laurea presso la TUS e il suo Ph.D. in Scienze della Farmaceutica dell'Università di Tokyo (1968) e un Ph.D. in Chimica presso TUS (1970).