京都，就读中学2年级时，因为父亲工作而移居美国。他在1965年毕业于伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校，并于1969年取得普林斯顿大学博士学位。他从1971年至1974年间于哥伦比亚大学及费米国立加速器实验室进行研究。1974年至1992年间，三田一郎担任洛克菲勒大学助理教授。他后来返回日本，从1992年担任名古屋大学教授。他从2006年成为神奈川大学工学部物理学教授。