2014年11月25日に同僚のマイルズ・マイコラスと共に読売ジャイアンツと契約した事が発表された。背番号は「49」。2015年3月28日の横浜DeNAベイスターズ戦で初登板・初先発したが負け投手となった。4月4日の阪神タイガース戦で、初勝利を記録した。シーズンでは打線の援護に恵まれず8勝に留まるも、安定した投球を見せ24試合に登板して規定投球回にも到達しリーグ8位となる防御率2.94を記録した。特に阪神に相性が良く5勝（2敗）をマークし阪神キラーと呼ばれる様になった。巨人の外国人左腕投手の規定投球回到達は2001年のダレル・メイ以来14年ぶりで、自前の左腕外国人に限定すると1977年のクライド・ライト以来38年ぶりである。チームのリーグ2位で迎えたCSファーストステージでの阪神戦では第3戦に先発し、6回0/3を1失点の好投で勝利投手となり、ファイナルステージ進出に貢献した。しかし、ファイナルステージでの東京ヤクルトスワローズ戦では第4戦に先発したが2回3失点でKOされ、チームもそのまま敗れ、2年連続でCS敗退した。12月25日に巨人と1年契約を結んだことが発表された。2016年も先発ローテーション入りし、3月29日のDeNA戦でシーズン初登板で初勝利を挙げチームの開幕4連勝に貢献する。しかし、4月5日の阪神戦ではボークなどが絡みKOされ敗戦投手になると、その後の登板でも制球難に陥った。4月29日に一軍登録を抹消された。その後は左脇腹痛もあり、一時帰国するなどしたため一軍昇格できないままシーズンを終えた。わずか5試合で1勝3敗・防御率4.00に終わった。12月2日に自由契約となり巨人を退団した。
大阪市阿倍野区に生まれ、8歳で造幣局に務めていた父と死別。中学3年生の時、3代目林家染丸に弟子入りを志願するが「とても食べてはいけん世界やから」と断られる。大阪市立天王寺第二商業高等学校に進学する。笑福亭鶴光とは同級であり、ともに演劇部に籍を置いていた。鶴光とは二人だけの落語研究会も作り、演劇部の舞台の前に交代で一席演じていたという。鶴光は著書で「好きな落語の話を存分に出来るのが楽しかった」「落語に興味をもったのは山田（引用者注：小染）に出会ってからの方が大きい。彼と落語論を交わすうちに自分の生き甲斐が落語一色になっていった。」と記している。高校1年生の時に染丸の元へ自作の落語を持って再度弟子入りを申し込む。染丸はその落語を聴き「ちょっともおもろいことあらへんがな。けどまあな、熱意だけは買（こ）うたげる」と折れ、1964年1月10日に正式に入門して高校は中退した。笑福亭鶴光は、「小染は落語家には学問はいらない、だから学校はすぐにでも辞められるという考えだった」と記している。入門後、4代目林家小染を名乗る。小染は鶴光に染丸門下に来るよう誘ったが、鶴光は高校は出るべきだという考えと小染の弟弟子になるのが嫌だったことから応じなかった。翌年春、京都花月で初高座。小染の高座について、笑福亭鶴光は「若い時分から老成したような丁寧なゆっくりとした口調だった」と回想し、染丸から「みんな歳いったらゆっくりになるんやから、いまからそんなしゃべり方しとってどないすんねん」と言われていたと記している。1968年6月に師匠の染丸が膵臓癌で病没し（小染は仕事で臨終に立ち会えなかった）、葬儀の夜に小染は弟弟子の2代目林家染二（のちの4代目林家染丸）とともに「桂にも笑福亭にもなりとうない。二人でまた林家の名前を大きゅうしていこう。泣いてる場合やない」と涙した。1972年、毎日放送の番組『ヤングおー!おー!』で結成された、若手落語家ユニット「ザ・パンダ」（小染、月亭八方、桂きん枝、桂文珍）の一員となる。その愛嬌ある個性により、多くのレギュラー番組に出演しお茶の間の人気を博した。その後、タレント活動より落語活動に比重を置くようになり林家染丸一門がやらないような大ネタを下ろした。1979年9月1日、大阪毎日ホールで初の独演会を開催。この独演会では6代目笑福亭松鶴から稽古を付けられた『らくだ』を演じ、松鶴を感涙させている（ただし中入りの対談では松鶴は公開でダメを出した）。独演会はこのあと、1983年まで5回を数えた。『らくだ』のほかにも『堀川』『景清』『猿後家』『鍬潟』『禁酒関所』『三十石』などを十八番としていた。4代目染丸を継ぐべく（第1回独演会のプログラムに松鶴は「この調子でたゆまず精進してくれれば四代目染丸襲名も近いうち夢でない」と記していた）将来を嘱望された。しかし1984年1月29日、箕面市の飲食店で酒を飲んだ後に酔った勢いで発作的に外へ出て国道171号線へ飛び出し、走ってきたトラックに轢かれてしまった。生前親しかった笑福亭鶴瓶によると、酒に酔った小染が「トラックと相撲を取る」といって車道に飛び出して事故になったという。翌々日に36歳の若さで亡くなった（『笑いの文化人講座』（後述）に、詳細が投稿されている）。法名は「淨樂院釋染華信士」。同年秋に4代目染丸襲名が決まっていた中での急逝だった。通夜には不祥事で謹慎中だった桂きん枝（現・4代桂小文枝）が参列し、それを見た6代目笑福亭松鶴がきん枝に声をかけた。しばらく経ってから松鶴は3代目桂小文枝（のちの5代目桂文枝）の自宅にきん枝を伴って訪れ、きん枝の芸能活動復帰を促し、すでに「タイミングの問題」と考えていた小文枝もそれを許すこととなる。2月7日の本葬では染二が弔辞で、「このたくさんの樒が、四代目染丸襲名のお祝いの花であったら、どんなに嬉しかったことか」と無念の言葉を読んだ。染二は小染の没後に書いた文章の中で、1983年の秋頃に小染から「ワイ、四十になったら染丸になろうと思てんねん」と打ち明けられたことを記し、襲名への意欲とともに「無茶はいまのうちにしておこうという気もあったようです。酒にのまれてしまうことも多くなりました。」と死因につながった事情を推察している。香川登枝緒も「東西ともテンポの速い落語家の多い中で、小染のような大阪弁でいう"まったり"した味を持っている落語家は少なかった。大器晩成型で五十、六十代が楽しみだったのに残念」と惜しんだ。2009年にDVD+CDボックスが発売された。2010年の命日の1月31日には京橋花月で27回忌追善落語会を開催、ゆかりの噺家が多数出演した。『鍬潟』の映像を流した。弟子には5代目（当代）林家小染（入門時は林家染八）、染久（廃業）がいる。弟弟子の4代目染丸とは一緒に軽口を演じたこともあった。