Aukio koki 1800-luvun lopulla useita muodonmuutoksia. Koko aukiolle sijoitettiin puita, aukion keskelle sijoitettiin monikulmainen koroke ja asennettiin valaistusjärjestelmät. Omonoian aukio oli ihmisten kohtaamiskeskus ja sosiaalinen elämä kukoisti, sillä se oli rautatien lähtöpiste, ja sitä ympäröivät myös lukuisat hotellit.
Vuosina 1925-1930 rakennettiin Piraeuksen ja Ateenan välistä maanalaista rautatietä, mikä edellytti aukion uudelleenmuotoilua. Omonoia-aukiosta tuli pyöreä ja maanalaisen rautatieaseman sisäänkäynneille laitettiin marmoripalkit. Aukio alkoi muistuttaa eurooppalaisia prototyyppejä ja sai tärkeän kaupallisen aseman. Maanalaisen rautatien olemassaolon vuoksi oli tarpeen luoda myös maanalainen ilmanvaihtojärjestelmä, ja vuonna 1931 Ateenan pormestari Spiros Merkouris ehdotti, että kahdeksan mytologisia muusia esittävää veistosta sijoitettaisiin ilmanvaihtoaukkojen suojaksi. Vaikka ongelma saatiin ratkaistua, lopputulos ei vastannut ateenalaisten esteettisiä odotuksia, ja patsaat poistettiin.
50-luku oli Ateenassa ja näin ollen myös monissa julkisissa tiloissa modernisoinnin aikaa. Vuonna 1954 Omonoia-aukion maanalaiseen alueeseen rakennettiin pankkeja, kauppoja ja posti.
Vuonna 1958 liikenne- ja yleisten töiden ministeriö järjesti kilpailun Omonoia-aukion kehittämiseksi. Kuvanveistäjä George Zongolopoulos ja arkkitehti Kostas Bitsios voittivat hankkeen. Heidän ehdotukseensa sisältyi pyöreä vesijärjestelmä, jonka keskelle sijoitettaisiin Zongolopoulosin veistos ”Poseidon”. Aukio suunniteltiin uudelleen, joskin lopulta ilman veistoksen sijoittamista. Lopulta veistos asennettiin pysyvästi vuonna 2014 The George Washington Universityn Milken School of Public Healthin ulkopuolelle Washington D.C:hen Yhdysvaltoihin. Omonian suihkulähteestä tuli kuuluisa kaupungin maamerkki, ja itse aukiota kuvattiin useita kertoja aikakauden kreikkalaisissa elokuvissa.
Marraskuussa 1992 suihkulähde yhdessä veistoksen ”Juoksija” kanssa tuhoutui, jotta aluetta voitiin louhia Ateenan punaisen linjan uuden metroaseman ja uuden aseman rakentamista varten. Toukokuussa 1994 rakennettiin uusi ”Runner”, joka siirrettiin nykyiselle paikalleen, Ateenan Hilton-hotellin vastapäätä.
Vuoden 2019 puolivälistä helmikuuhun 2020 aukiolle tehtiin jälleen uusi suuri jälleenrakennus, joka tuli tarpeelliseksi sen jälkeen, kun aiemmat esteettiset ja kaupunkikuvalliset muutokset olivat lopulta johtaneet tämän Ateenan keskeisen ja historiallisen alueen rappeutumiseen. Julkisella ja yksityisellä rahoituksella Ateenan kunta entisöi historiallisen suihkulähteen vuodelta 1958 ja korvasi kaikki päällystemateriaalit termoneutraaleilla materiaaleilla, jotka pienentävät koko aukion lämpöjalanjälkeä.
Aukion alla sijaitsee Omonian metroasema, joka on merkittävä liikenteen solmukohta, jonka matkustajamäärä on yhtä suuri kuin Syntagman metroaseman.