朋子生于日本爱知县西加茂郡三好町，她的母亲很开明，让太田朋子从小就接受了非常良好的现代科学教育。1956年，她毕业于东京大学，之后去美国的北卡罗来纳州立大学的生物统计系获得了博士学位。1968年，太田朋子获得北卡罗来纳州立大学的博士学位后，返回日本，在木村资生的指导下参与和发展了中性演化理论。她提出近中性突变的的重要性，并由此发展了轻微突变的理论模型（slightly deleterious model）（Ohta, 1973）的「」（nearly neutral theory of evolution）。