旭川市で生まれるが2歳の時に湧別町に移り、そこで両親が町道場を開いたので、それがきっかけで6歳の時に柔道を始めた。柔道を始めるにあたって長かった髪を短く切られたことで幼心ながらショックを覚えたという。学校から帰ったら道場に出向いて父親に厳しく鍛えられるという日々を過ごすことになった。ただ、週末になると家族や道場の関係者とよくキャンプ場に行ったことが気分転換にもなったという。その後、また旭川に戻ることになった。六合中学1年の8月には、新設された全国中学校柔道大会の個人戦56kg級に出場するが予選リーグで敗れた。2年の時は56kg超級で出場するが、またも予選リーグで敗れることになった。3年の時には予選リーグは突破するが、決勝トーナメント1回戦で今大会優勝した夙川学院中学1年の薪谷翠に技ありを取られて敗れた。父親の出身高校でもあった旭川南高校に入学したが、柔道部では同期が10名ほどいたものの上野を除いて全員白帯の素人だった。しかし、監督の中野政美は上野だけを特別扱いすることはなかったという。しかしその一方で、「お前なら世界チャンピオンになれるぞ」と奮起を促されもした。また、中野からは常に、「気の入った練習をしないと強くならない」、「人の話をちゃんと聞く素直な心を持ちなさい」、「感謝する気持ちを忘れずに」と3つの言葉をかけられたものの、技術的なことはあまり言われなかった。柔道部の6学年上にはアトランタオリンピック61kg級金メダリストで、後に会社の先輩ともなる恵本裕子が在籍していた。高校2年になる直前の3月には全国高校選手権に出場するが、2回戦で埼玉栄高校2年の福田美奈子に敗れた。高校2年になると、10月の国体少年女子の部で3位となった。続いて全国女子柔道体重別選手権大会に出場するが、3回戦で拓殖大学3年の中市陽子に敗れた。翌年3月の全国高校選手権では決勝まで進むが、この年のアトランタオリンピックに高校生で代表になった土浦日大高校2年の一見理沙に腕挫十字固で一本負けして2位に終わった。高校3年になると、4月のフランスジュニア国際では3位となった。7月には世界ジュニアの女子代表派遣選考会で優勝を果たしたものの、結果として今大会に出場しなかった一見が代表になり、世界ジュニアには出場できなかった。7月にはアトランタオリンピックに出場した高校の先輩である恵本裕子を応援するために校長室でテレビ観戦をしたが、それまでは柔道の大会をテレビで見ることにほとんど興味はなかったので、まともに柔道を見たのはこの時が初めてだったという。8月のインターハイ団体戦では予選リーグで敗れたものの、今大会の北海道予選で優勝できたことが高校時代の一番の思い出だと語っている。10月の全国女子体重別では3回戦で一見に敗れた。なお、北海道で住友海上柔道部の合宿が開催されたので参加してみると、極め細やかな指導を受けたことや、雰囲気が良かったことに感銘を受けた。それがきっかけでほぼ決まりかけていた大学進学を諦めて、世界で勝つために住友海上への入社を決断した。旭川から出たことのない田舎者だったので最初は躊躇いもあったものの、もはや迷いはなかった。
ホイットニーはマスケット銃の製造に互換性部品を長年追求していたが、互換性部品のアイデアの発明者ではない。ホイットニー以前から互換性部品のアイデアはあり、ホイットニーは単にそれを推進し普及させただけである。部品の互換性を確保しようとする試みはポエニ戦争の時代にまで遡ることができ、船などの考古学的遺物や当時の記録でそれが判明している。近代においては、数十年かけて複数の人々がその考え方を発展させてきた。初期の人物としては、18世紀フランスの砲兵士官ジャン＝バティスト・ヴァケット・ド・グリボーバルが大砲の部品製造の規格化を行ったが、これはまだ真の互換性部品と言えるレベルではなかった。これに触発されてさらにアイデアを進化させたのがオノレ・ブランやルイ・ド・トザールである。ニューイングランドでもホイットニー以前に John H. Hall や  Simeon North が部品の互換性確保に成功している。ホイットニーの工場で互換性確保に成功したのは彼の死後、1825年のことである。1790年代後半、ホイットニーは綿繰り機の訴訟で債務を抱え破産寸前だった。1798年、マスケット銃生産の契約を請け負ったのも金のためだった。ニューヘイブンの綿繰り機工場が全焼し、さらに借金を抱えることになった。そのころフランス革命により、フランスとイギリスとアメリカの関係はきな臭くなっていた。アメリカ新政府は戦争の準備が必要と認識し、再軍備を開始。陸軍省は1万丁のマスケット銃の生産を委託することにした。ホイットニーはそれまで銃を作ったことがなかったが、1798年1月、1万から1万5千丁のマスケット銃を1800年に納入する契約を獲得した。この時点では互換性部品には言及してない。10カ月後、財務長官オリヴァー・ウォルコットがオノレ・ブランの報告書と思われる海外の兵器製造技術に関する小冊子をホイットニーに送っており、ホイットニーが互換性部品について語り始めるのはその後のことである。1798年5月、アメリカ議会はフランスとの戦争勃発に備え、小火器と大砲の代金として80万ドルの予算を議決した。さらに精密な武器を製造できる者には、まず5,000ドルを与え、それが尽きたらさらに5,000ドルを与えるとした。借金を抱えていたホイットニーはこの契約を請け負った。契約は1年間だったが、彼は様々な理由をつけて1809年まで銃を納入しなかった。近年の研究により、ホイットニーが1801年から1806年までサウスカロライナに赴いて綿繰り機で利益を上げようとしていたことが判明している。ホイットニーは、部品ごとに専門化された単能工作機械を作るとともに、フランスのオノレ・ブランが考案した限界ゲージを実用化し、公差が均一な製品を作れるように、加工の標準化を図った。これにより、互換性部品の大量生産を可能にした。当時の生産体系は、加工技術者の腕に頼る、一品一様の現合作業によるもので、部品の互換性は殆ど無い状態だった。1801年、ホイットニーは軍関係者の前で、完成した複数の銃をばらし、その中から任意に取り出した部品により、再び銃をくみ上げるデモンストレーションを行い、驚かせた。しかし歴史家 Merritt Roe Smith によれば、このデモンストレーションは軍と契約した銃の納期が大幅に遅れていることに対して好印象を与えようとしたもので、政府が騙されたのだという。それによりホイットニーはより多くの時間と資金を得ることに成功したが、互換性部品の開発には直結しなかった。政府はホイットニーの生産したマスケット銃の価格が政府の工場よりも高いことを問題にしたが、ホイットニーは保険や工作機械といった固定費用を含めた原価計算結果を示してみせた。したがって、原価計算や効率性といった概念の確立に貢献したとも言える。