東京生まれ。東京藝術大学卒。ピアノ、作曲を安藤久義氏、指揮を遠藤雅古氏に師事。バイエルン州立歌劇場にてサヴァリッシュ、パタネー両氏に師事。1987年にイタリア「トスカニーニ国際指揮者コンクール」優勝。
1990-96年 クロアチア、ザグレブ・フィル音楽監督
1992-99年 東京フィル常任指揮者を経て、現在同楽団桂冠指揮者
1996-02年 ドイツ、バーデン州立歌劇場音楽総監督
2002-08年 ベルギー王立歌劇場（モネ劇場）の音楽監督
2008年9月フランス国立リヨン歌劇場首席指揮者に就任
リヨン歌劇場と、2009年1月にプロコフィエフ「賭博師」（グルジェゴルツ･ジャルティナ演出）、4月ベルク「ルル」（ペーター・シュタイン演出）を上演し、これらの成果が認められフランス音楽批評家協会によるクロード・ロスタン賞を受賞、大野＆リヨンの最初のシーズンに華を添えた。
10年1月プッチーニ「マノン・レスコー」、3月カイア・サーリアホの新作オペラ「エミリー」世界初演、11年4月ヴェルディ「ルイーザ・ミラー」、10月ワーグナー「パルジファル」が予定されている。また、10年、11年には2年連続で、エクサンプロヴァンス国際音楽祭に招待されている。
オペラ公演は、2007年6月ミラノ･スカラ座デビュー、ショスタコーヴィチ「ムツェンスク郡のマクベス夫人」。同年10月ニューヨーク・メトロポリタン・オペラ デビュー、ヴェルディ｢アイーダ｣。08年4月ミラノ･スカラ座、ヴェルディ「マクベス」（日本人指揮者としては、ヴェルディを初めて振る）。同年6月モネ劇場、ヴェルディ「運命の力」。同年7月グラインドボーン音楽祭デビュー、フンパーディンク「ヘンゼルとグレーテル」。09年1月ベルリン・ドイツ・オペラ、R.シュトラウス「エレクトラ」他。同年6月パリ・オペラ座、シマノフスキー「ロジェ王」。10年4月には、メトロポリタン・オペラ、ワーグナー「さまよえるオランダ人」（予定）。
シンフォニーコンサートでの客演も、ロンドン・フィル、ボストン交響楽団、イスラエル・フィル、バーミンガム市響、フランス放送フィルハーモニー、BBC響（ロンドン、マンチェスター、ウェールズ）、ハンブルグ北ドイツ放送響、ケルン放送響、南西ドイツ放送響、ウィーン放送響、トリノ放送響、スウェーデン放送響、ミラノ・スカラ座管、ゲヴァントハウス管など多数。
93年第１回渡邉暁雄音楽基金音楽賞、同年に平成4年度芸術選奨文部大臣新人賞、97年出光音楽賞大賞、2002年に第１回齋藤秀雄メモリアル基金賞などを受賞。06年6月、大野和士指揮モネ劇場オペラ公演がフランス批評家大賞、ヨーロッパ大賞をダブル受賞。07年3月、平成18年度芸術選奨文部科学大臣賞受賞。08年4月、48歳の若さで紫綬褒章を受賞。また、先頃、第39回エクソンモービル音楽賞 洋楽部門本賞受賞。

（2009年8月現在）