Gomeljski je bio izbornik reprezentacije SSSR-a na četirima olimpijskim igrama, uključujući i OI 1988. u Seulu kada je SSSR osvojio naslov olimpijskog pobjednika. U preostala tri dolaska na OI SSSR je pod vodstvom Gomeljskog osvojio srebro 1964. u Tokiju, te bronce 1968. u Ciudad Mexicu i 1980. u Moskvi.
Također je kao trener SSSR-a osvojio dva naslova svjetskih prvaka (1967 i 1982), te čak osam naslova europskih prvaka (1959, 61, 63, 65, 67, 69, 79 i 81).
Gomeljski je u svojoj bogatoj trenerskoj karijeri imao i velikih uspjeha kao klupski trener. Vodio je ASK Rigu (1953-66), CSKA iz Moskve (1966-88), španjolski Tenerife (1988/89) i francuski Limoges (1990/91).