寺伝によれば弘仁6年（815年）に空海（弘法大師）が梅雨期に当地を訪れた際に、蒼社川が氾濫していたが、村に伝えられる悪霊の祟りと考えられていた。空海は村人に堤防を築かせ、完成後に河原で土砂加持の秘法を行った。そのとき満願日に空中に延命地蔵菩薩が現われた。そこで空海は地蔵菩薩像を刻み、金輪山上に堂宇を建て本尊として安置したという。泰山寺の名は延命地蔵経中の「女人泰産」からとったものである。一説には道教の五岳の一つである東岳泰山からの引用ともいわれる。天長元年（824年）には淳和天皇の勅願所となり、七堂伽藍を備え10坊を持つ規模となったものの数度のの兵火により衰退し、山麓の現在の場所へ移築された。
小学校2年時に「元石川サンダーボルト」で野球を始めると、6年時には、当時応援していた地元球団・横浜ベイスターズのジュニアチームに加入。同時に加入した楠本泰史と共に、NPB12球団ジュニアトーナメントに出場した。横浜市立山内中学校への進学後は、楠本と共に「青葉緑東シニア」へ所属。3年時には、全国大会での優勝を経験した。桐光学園高校へ進学すると、1年夏の選手権神奈川大会に、柏原史陽（現在はJX-ENEOSに所属）とのダブルエースで出場。茂木栄五郎や若林晃弘を擁する桐蔭学園高校との準決勝では、先発投手として、4回1失点という内容ながらチームの決勝進出に貢献した。横浜高校との決勝では、乙坂智、近藤健介、柳裕也などを擁する横浜打線を相手に4回無失点と好投。5回裏から柏原が登板したものの、チームは延長10回の末に、1―2というスコアでサヨナラ負けを喫した。1年秋からエースとして一本立ちを果たすと、冬場に下半身の強化へ取り組んだ。高校2年夏の第94回全国高等学校野球選手権神奈川大会では、準決勝で横浜打線から11三振を奪った末に、横浜の4季連続優勝を阻止した。桐蔭学園との決勝では、齊藤大将との投手戦を15奪三振で制した末に、チームを5年振りに阪神甲子園球場での全国大会出場へ導いた。本大会では、今治西高校との1回戦で、大会史上最多の10連続奪三振と1試合22奪三振を記録。ウイニングボールは、記録翌日の8月10日から甲子園歴史館に展示されることとなった。2回戦の常総学院戦でも19奪三振をあげて2試合で41奪三振、これまで板東英二が持っていた2試合計での最多奪三振記録を更新した。2試合連続の毎回奪三振は、2000年の選手権大会で坂元弥太郎が記録して以来、史上5度目のことであった。3回戦の対浦添商業高校戦では相手は打席で投手よりに立ち、ソフトボールのようなノーステップ打法を取り入れてきたことから3回二死まで三振がなく1回戦から続いた毎回奪三振は途切れたが、8回から6連続三振に取るなどで最終的に12奪三振を記録。前日にスーパー銭湯での温冷交代浴や、酸素カプセルの使用、マッサージなどで体調を整えた末に臨んだ準々決勝の対光星学院戦でも15奪三振を奪ったが、両チーム無失点で迎えた8回に3失点を喫して敗退した。大会通算成績は36イニングを投げ防御率2.25、奪三振率17.00。1大会通算68奪三振は夏の甲子園では歴代3位の記録であり、左腕投手としては2005年に辻内崇伸が記録した65奪三振を更新し1大会での史上最多記録となった。秋の神奈川大会では準々決勝の対平塚学園戦で9回を2安打2失点12奪三振を記録するも敗退し、翌年の選抜大会出場は逃す。プロ野球の複数球団から翌年のドラフト1巡目指名候補に挙げられたが、2年時1月に行われた公開練習の記者会見で進路については未定と答えた。2年冬は走り込みやウエイトトレーニングを増やし下半身の強化に取り組む。3年春にはスライダーを使用しない投球やチェンジアップの精度向上にも取り組み、7月には浦和学院との練習試合で9回を1安打無失点、18奪三振、無四球の快投を見せる。3年夏の選手権神奈川大会では、準々決勝の対横浜高校戦で淺間大基、高濱祐仁から本塁打を浴び、8回を8安打3失点、10奪三振、自己最速の149km/hを記録する投球を見せるも敗退。横浜のコーチの小倉清一郎によると、横浜はスライダーの見極め対策や球威対策に取り組み、さらに配球の偏りや投球フォームの崩れ、クイックモーションでの投球を分析して試合に臨んでいたという。8月には第26回AAA世界野球選手権大会日本代表に選出され、予選1次ラウンドの台湾戦、予選2次ラウンドの韓国戦、決勝のアメリカ戦で先発。2013年9月27日にプロ志望届を日本学生野球協会へ提出することを表明したため、翌月（10月24日）開催のNPBドラフト会議では、東北楽天ゴールデンイーグルス、中日ドラゴンズ、福岡ソフトバンクホークス、横浜DeNAベイスターズ、北海道日本ハムファイターズから1巡目で指名。指名の重複による抽選で楽天が交渉権を獲得すると、1億円に出来高分5,000万円を加えた契約金と、年俸1,500万円（金額は推定）という最高の条件で契約した。なお、「自分の野球の原点は高校野球にある。そこで長くつけさせてもらった背番号でスタートしたいと思ったからです」という本人の希望を受けて、背番号は1に決まった。