在爱知县内务部庶务课工作。此后历任德岛县、宫城县、神奈川县警察部长。1924年任栃木县知事。1926年任福冈县知事。1927年任石川县知事。1929年任内务省警保局长。1931年辞职，同年担选贵族院议员。第二次世界大战期间，任陆军司政长官，被派遣到东南亚的日佔区。1943年4月，任第25军苏门答腊军政监部顾问。1944年3月离职归国。1945年4月任广岛县知事，兼任中国地方行政协议会会长。同年6月转任中国地方总监。8月6日早晨，美军在广岛投下原子弹的时候，大冢正在市区中心上流川町的邸宅，等待专车接送