宮城県出身。小野寺寛平の長男として生まれる[4]。1905年(明治38年)に陸軍省経理部依託学生として[2]東京帝国大学法科大学法律学科(独法)を卒業した後[2][4]、1907年(明治40年)に陸軍二等主計に任官した[2][4]。陸軍経理学校教官、陸軍省経理局主計課長、陸軍被服本廠長、陸軍経理学校長、陸軍省経理局長を歴任[2][4]。1933年(昭和8年)陸軍主計総監となり、翌年には陸軍兵器本廠附となった[4]。1934年(昭和9年)8月2日、依願により予備役に編入[5]。また、帝国在郷軍人会監事を務めた[4]。
1937年(昭和12年)1月12日、貴族院議員に勅選され[6][7]、死去するまで在任した[8]。