最大的城市仙台市出生。他曾在仙台市神学院和罗马宗座传信大学就读。他于1921年5月1日晋铎。土井辰雄后来一直在仙台负责牧灵工作。1934年，他获任命宗座驻日本代表的秘书。由于荣休，教宗庇护十一世因此于1937年12月2日任命土井辰雄接任为东京总教区正权总主教。他于1938年2月13日晋牧，并正式就任。二战期间，他曾担任日本全国天主教中央委员会执行主任。他于1945年至1947年任横滨教区宗座署理。教宗若望二十三世于1960年3月28日将他册封为司铎级枢机。土井辰雄于1970年2月21日在日本东京