埼玉県の鴻巣高から常磐大を経て、2002年、ドラフト4位で西武ライオンズに入団。 主に中継ぎとして活躍する。 当時のクローザーの移籍でチームの守護神が不在となった2006年、小野寺投手がそのポジションに抜擢され、クローザー1年目で7勝3敗29セーブ 防御率2.82という好成績を挙げてその地位を確立した。 2007年は、序盤クローザーとして稼動しながら中継ぎ、先発とフル回転した。 2008年はセットアッパーとして活躍。シーズン終盤には勝利の方程式「小野寺→グラマン」を築き上げ、チームのリーグ優勝および日本一、アジアチャンピオンに貢献した。個人では50試合に登板し自己最多の9ホールド（14ホールドポイント）を記録。防御率も3.56とシーズンを通して安定した成績を残した。 元同僚のレッドソックス松坂投手とは同年代で、55年会としての活動にも積極的に参加している。
