「鹿島」回航員として31期首席の枝原百合一とともに英国出張し、砲術士を務める。上司の砲術長山岡豊一から信頼を受け、寺島は山岡夫人の妹悦子と結婚することとなる。日本に帰還後は潜水艇導入の功労者である井出謙治の勧めで、草創期の潜水艇隊に勤務する。「第六号潜水艇」の艇長などを務めるが、半潜航時に海水流入による事故に遭い、機関兵曹の機転で浮上に成功している。寺島は事故原因となったベンチレーターの改良を図り、またベンチレーターのバルブに配員するなどの事故防止策をとったが、「第六号潜水艇」では後任者の佐久間勉艇長時代に殉職事故が起きた。寺島は佐久間の死を悼みつつ、ベンチレーターへ配員していなかったことなどを指摘している。
海兵31期生は練習艦隊で実務訓練を開始するが、日露対立の激化によって練習艦隊は解散となる。日露戦争における寺島は、連合艦隊参謀殖田謙吉らが戦死した際に秋山真之を補佐するため一時的に「三笠」乗組みとなった時期を除き、第一艦隊第一戦隊所属の「敷島」乗組みとして従軍し、旅順口攻撃、黄海海戦、日本海海戦を戦った。「初瀬」、「八島」が触雷した際は、短艇指揮者として生存者救出に功績がある。戦後の行賞で勲六等単光旭日章を授与されている。
和歌山中学に進んだ寺島は、中学の先輩で海軍兵学校に在籍していた岡本米次郎、野村吉三郎の生徒服姿に憧れ、海軍兵学校への進学を決めた。志願者1374名中合格者は200名で、中学四年修了で受験した寺島の席次は16番であった。寺島は学年が進むとともに席次を上げ、卒業席次は4番である。1903年（明治36年）12月に卒業した海兵31期生の同期生には、生涯にわたる親友となった長谷川清らがいる。
戦国時代は武田信虎に仕え、江戸時代中期以降、紀州徳川家御付家老安藤家家中であった。父寺島良業は和歌山県庁に勤務し、寺島はその四男である。妻は尾本知道の四女悦子 。
引退後はノースヒルズマネジメントでデインヒルの後継種牡馬として繋養される。大井競馬場で重賞のTCKディスタフ、トゥインクルレディー賞を勝ったアウスレーゼを出したものの、2005年1月1日付けで種牡馬登録を抹消。現在は北海道恵庭市のすずらん乗馬クラブにて繋養されている。
1995年11月、京都競馬場でデビューし勝利。3戦目に臨んだ朝日杯3歳ステークスで3着に食い込むなど3歳時から仕上がりの早さを見せ、明け4歳初戦のシンザン記念ではスタート直後から先頭に立つとそのまま押し切り重賞初制覇を果たす。アーリントンカップではスタートから後手を踏み、続くニュージーランドトロフィー4歳ステークスでは道悪に切れ脚を殺され、ともに7着敗退。この連敗により、NHKマイルカップでは単勝7番人気にまで評価を落とすが、展開と高速馬場を味方にレコードに0秒5差となる3着と好走する。なお、4月10日に主戦騎手の松永幹夫が同馬の調教中に落馬負傷したため、東京での3戦はすべて乗り替わりとなっている。脚元が弱いため、安田記念14着後に6か月、六甲ステークス3着後に4か月の休養と順調にレースを使えずにいたが、松永とのコンビ復活となった1997年初戦のオーストラリアトロフィーを1分57秒5のレコードタイムで優勝。続く金鯱賞でもスピードの違いで他馬をねじ伏せ重賞2勝目を記録した。その後ジャパンカップに向け、秋は京都大賞典から始動するもレース中に左前繋靭帯不全断裂を発症し、そのまま現役引退となる。
身長162cm。実家は料亭『玄冶店 濱田家』。亭主で明治座元会長・三田政吉は祖父、明治座社長・三田芳裕は実父。兄と姉がいる。スポーツ観戦や映画鑑賞を趣味とし、実用英語技能検定準1級、TOEIC850点、日本舞踊名取、日本漢字能力検定2級の技能を有する。血液型はA型。特に日本舞踊は幼稚園の時に藤間流に入門して高校3年まで続け、中学校3年生の時に名取となった時に『藤間友梨恵』の舞踊名を授けられて発表会の舞台に立つほどの腕前。友梨佳本人も「私を人間として成長させてくれたお稽古ごと」と語る。好きな役者は五代目坂東玉三郎である。高校時代にアメリカに留学している事もあり英語が堪能なので大学の卒業論文を全て英語で記述。卒論の研究テーマは「the benefit of hosting the Olympics」。学生時代は、遊ぶことより勉強が好きなタイプで、時間ができたらいつも図書館に行って勉強していた。アナウンサーになっていなかったら「海外の大学院に進学していたと思う」と答えている。元千葉ロッテマリーンズの小池翔大、東北楽天ゴールデンイーグルスの下水流昂、元横浜DeNAベイスターズの冨田康祐は、大学硬式野球部の同期部員にあたる。2013年に広島東洋カープへ入団した下水流昂は、「プロで活躍して三田アナのインタビューを受けること」を目標の一つとして挙げている。『ラブライブ!』や『けいおん!』などガールズバンドのテレビアニメファン。SMAPファンでもある。『グッディ!』で週刊誌等による憶測とされる記事が報道・紹介される中SMAPをよく知る彼女だけは報道に流されず独自の発言をすることもあり、その発言がSMAPファンからも好感度が高い。2013年の秋頃から埼玉西武ライオンズに所属する金子侑司と交際していた事が2014年8月に報じられ、金子もそれを認めた。一時は破局し復縁したが、2017年秋に再び破局したと報じられた。知人が過去に痴漢に遭遇したことがあり、女性専用車両に対して男性差別だと抗議主張する団体には嫌悪感を顕にしている。