東京都中野区出身。英語検定1級所持、TOEIC915点。父親は当時の日製産業（現・日立ハイテクノロジーズ）で取締役を務め、母親はかつて国際線の客室乗務員だった。1歳から3歳までベイルート（レバノン）、11歳から14歳までニューヨーク（アメリカ合衆国）で生活。日本に帰国したのち、千葉県立船橋東高等学校を経て上智大学外国語学部英語学科卒業後、1989年にフジテレビ入社。上智大学在学中、1987年度にミスソフィア（ミス上智大学）に輝いたとされていたが、ブログでそれを否定した。また、通訳の学校にも通っていた。もともと、フジテレビが第1志望だった。同社の入社試験で、当時の会長であった鹿内宏明から「入社したら何をやりたいんだ?」と聞かれ「アナウンサーという仕事をやってみないと分からない」と答えた。また「同じ大学から2人（木幡と田代尚子）も受けているが、もしどっちかが落ちたらどうするんだね」と質問されると「それは困ります」と答えたという。しかし結果は大学の同級生の田代と揃って合格となり、アナウンサー職に採用された。なお、日本テレビも受けたものの、最初の試験で不合格だった。1994年1月に職場結婚。入社以来結婚後も報道など堅めの番組を中心に活躍していたが、2000年11月に、お昼のニュースで妊娠を報告し、産休。2001年1月、愛育病院で女児を出産し、その後本格的な復帰までに合計で約1年半出産・育児休暇とリハビリ期間をとった。アナウンサーの仕事以外では1991年に厚生省（現厚生労働省）の公衆衛生審議会委員、2003年に経済産業省の産業構造審議会委員、2009年に法務省の法制審議会民法成年年齢部会委員を務めるなど、政府の各種審議会で委員を務める。英語以外にも、手芸が得意であり、娘のおもちゃも自ら作るほどである。それが高じて、アナウンス室内で「手芸部」を主宰し、副部長を務めていた（部長は益田由美アナ）。2011年6月29日付でCSR推進室副部長に異動。2013年6月27日付で組織改正により放送文化推進局CSR推進室副部長に役職を変更した。2014年6月27日付で現職。
専門は、発達心理学、家族心理学。発達心理学の分野で、歴史人口学、文化人類学、家族社会史など広い知見を背景に変動する社会と家族・人間の発達を新しい視点でとらえ発達研究の枠を広げている。またジェンダー問題に関する急進的な論客としても知られている。人格心理学・計量行動学者の柏木繁男は夫である。
ワクチンの確保と供与活動のほか、そのための募金や情報の収集・普及啓発など。また、ボランティア活動（インターンの受け入れ・ニュースレターの発送等）の支援および推進などを行っている。日本委員会では、特にミャンマー、ラオス、ブータンでのワクチン供与活動に力を入れている。普及活動では、有名芸能人やスポーツ選手を起用し、実際に募金やボランティア活動に参加してもらいつつ、知名度と活動内容の周知活動を図っているほか、1994年度から2007年度までACジャパン（旧：公共広告機構）の支援CMでも寄付やボランティア参加を呼びかけていた。2012年度・2013年度にも支援CMが放送された。
同じく長期残留日本兵として2年前に帰国し、驚くほど早く戦後の日本に適応した横井庄一と異なり、小野田の場合は、父親との不仲や一部マスコミの虚偽報道もあり、戦前と大きく価値観が変貌した日本社会に馴染めなかった。横井との対談が何度か企画されたが、実現しなかった。理由は、横井が天皇陛下より拝領された兵器である銃剣を穴掘り道具に使ったことを聞き、小野田が横井との対談を拒否していたからだという。帰国当初は大きな話題になったため、マスコミにつけ回され、一挙手一投足を過剰取材の対象にされて苦しんだ。ヘリコプターが、ゲリラ戦時の敵軍航空機と重なって、悩まされた時期もあったという。帰国の半年後に、次兄のいるブラジルに移住して小野田牧場を経営する事を決意。日本帰国後に結婚した妻の町枝と共にブラジルへ移住し、10年を経て牧場経営を成功させた。(ブラジルに移民していた実兄の薦めもあり1975年渡伯。 バルゼア・アレグレ移住地 （マット・グロッソ州テレーノス郡: Fazenda Varzea Alegre Mun, de Terence, EST. Mato Grossa do sul.）にて、約1200haの牧場を開拓。7年間は無収入だったが10年目には軌道にのせ1800頭の肉牛を飼育した。1979年5月に発足したバルゼア・アレグレ日伯体育文化協会初代会長に就任。2004年ブラジル空軍より民間最高勲章メリット・サントス・ドモントを授与される。同年マット・グロッソ州名誉州民に選ばれる。)その後、「凶悪な少年犯罪が多発する現代日本社会に心を痛めた」として『祖国のため健全な日本人を育成したい』と、サバイバル塾『小野田自然塾』を主宰 (1984年7月) 。2010年7月当時、東京都中央区佃在住だった。愛媛県議会議員・森高康行を始めとして政界とも交流をもつ。妻・町枝は2006年、安西愛子の後任として日本会議の女性組織・日本女性の会の会長に就任した。保守系の活動家でもあり、日本を守る国民会議、日本会議代表委員等を歴任。社団法人日本緑十字社理事にも就任した。慰安婦問題の真偽に対しては日本の責任を否定する立場であり、2007年7月13日に米国大使館に手渡された米下院121号決議全面撤回を求めるチャンネル桜主導の抗議書には夫婦そろって賛同している。また、田母神論文問題で更迭された田母神俊雄元航空幕僚長を支持する「田母神論文と自衛官の名誉を考える会」には、発起人として妻と共に名を連ねている。2009年5月15日には、「小野田寛郎の日本への遺言」と題した講演を2時間に渡って行った。その後も講演活動を続けていたが、2014年1月16日、肺炎のため東京都中央区の病院で死去した。91歳没。