03年9月，入读哈佛大学约翰·F·甘迺迪政府学院公共政策硕士课程。2005年6月，取得硕士资格回国。2005年，获得自由民主党提名出战第44届日本众议院议员总选举，在比例东京选区单独出马参选，成功当选。2008年6月16日，与前朝日电视台播报员、参议院议员丸川珠代结婚。6月20日，与丸川一起加入清和政策研究会（町村派）。2008年9月17日，被指定作为大野松茂的后继，下次大选在埼玉县第9区，大野亲自担任大冢的选举对策本部长。不过在2009年8月30日举行的第45届日本众议院议员总选举，和很多2005