在日本大学艺术学部放送学科就读时，主要是专攻电视节目制作。但因为当时提出的企划作品被教授评价的很差，所以转而改以演出者方式参与，并在参与过程中感受到演戏的有趣，因此决定以成为声优为目标。 　　 出道当时，以动画节目的准常态出演（担任非固定角色名的小角色配音）为主。 　　 第一部担任主角的动画作品是「AIR」TV动画版的男主角国崎往人。 　　 在2006年放送的动画《凉宫春日的忧郁》以古泉一树这个角色获得广大知名度，其後也陆续获得许多要角演出。从帅气知性的青年到有点脱线的搞笑角色，演出的类型范围十分广泛。 　　 2008年以《南家三姐妹》保坂这个角色获得第二回声优奖男优部门配角赏。　 　　据来自2010年6月14日，IT世界网的咨询《Voice NewType投票，新一代声优崭露头角》中报道：男性榜单这边倒几乎都是老面孔，不过占据首位的再也不是福山润和神谷浩史等人，今次终于也轮到了小野大辅。长期以来如同劳模一般辛苦工作的小野大辅，如今终于名利双收，不但摘得上届声优大赏最佳男主角赏，如今人气投票又问鼎冠军，实在可喜可贺。 　　 2010年1月31日その执事、狂騒～赤いヴァレンタイン声优见面会中被主持人吉田尚记称为声优界的谷原章介。 　　 2010年3月以《黑执事》塞巴斯蒂安这个角色获得第四回声优奖主演男优赏。 　　 2010年4月新番《迷糊餐馆working》中担任佐藤润的声优。 　　 2010年4月新番《无法逃离的背叛》中担任莲城焰椎真的声优 　　 2010年7月新番《传说中的勇者传说》中担任西昂·阿斯塔尔的声优。《黑执事2》中继续担任塞巴斯蒂安的声优。 　　在《背叛》中的热血少年，《传说中的勇者传说》的拥有伟大理想又腹黑的西昂使小野大辅的声线变化发挥地更为淋漓尽致。