学生时代由于从属于落语研究会的关系，在当地的电视中会出演一些龙套角色以及企业CM，由此对演员和声优的职业产生兴趣。1984年进入俳协养成所，1986年自养成所毕业（第14期），同时加入俳协

1985年在OVA《MEGAZONE23》中出演中川真二，以声优身份出道。此后在《机动战士高达》、《魔神英雄传》、《乱马1/2》等作品中陆续出演并累积了人气。

1991年，与关俊彦、日高法子共同组成声优组合“BANANAFRITTERS”，并进行广播、CD、舞台等的活动。组合于1995年停止活动。

1993年，与声优金井美香结婚，但两人于2006年离婚。

2000年演员出道，此后在演员方面的工作逐渐增多。

2008年3月退出俳协，同年4月移籍至ACROSSENTERTAINMENT。

2009年，获得第3回声优奖富山敬奖。

2012年，与声优田中理惠结婚。

2018年8月3日，与田中理惠于官方推特上发表了同一份离婚公告，宣布结束两人6年的婚姻。

作为名声优的山寺宏一同时也是著名的司仪，善于表演和制造喜剧效果的他也兼任电视综艺节目的主持人。同时，在日本，他参演了多部迪斯尼的吹替，以动画中唐老鸭的代言人闻名，是妇孺皆知的名声优。除了动画外，他把主要精力放在影视配音上发展，在多部著名美国影视剧中担任主角的配音，在外国影视迷中的知名度远远高于动画圈。

第一任妻子是声优金井美香，两人在结婚12年后，于2006年春天共同协议离婚。根据报道，金井美香是在1994年答应了山寺宏一站在邮筒上的大胆求婚，而开启了这12年来的银色夫妻生活。由于两人都是在业界数一数二的实力派声优，因此常有机会在同一部动画、同一出广播剧之中欣赏到他们俩的共同演出。

第二任妻子是声优田中理惠，山寺宏一于2012年6月17日在推特上公布二人的婚讯。山寺宏一更新推特称：“因为没有官方博客，因此在这里向大家报告，山寺宏一昨日6月17日与声优田中理惠注册结婚了。能遇到能和我一起共度人生的搭档我很感恩。我们会构筑一个相互信任、相互支持、充满欢笑的家庭。”

田中理惠也在官方博客报告结婚喜讯，她说：“向平日里一直支持田中理惠的大家报告！我，田中理惠已经在6月17日和山寺宏一注册结婚了。在粉丝们祝福鼓励的第三年，我终于抓住了幸福！能和他一起站在第二人生起点很幸福，以后我们两人会互相扶持，感谢家人朋友以及工作上照顾我们的大家。还有要再次感谢一直支持我的粉丝们，衷心感谢！很期待我们从今天开始能一步步进入新的生活，一起度过以后的人生。希望我能成为了不起的妻子，今后也希望大家能继续支持我们，守护我们。”