大野英男来自日本东京，1977年于东京大学工学院取得学士学位，随后于1982 年取得工学博士学位。

大野1982年成为北海道大学讲师，1983年任副教授。1988年至1990年，就职于IBM J. Watson研究中心。1994年任日本东北大学工学院教授，1995年任该校电气通信研究所教授，之后于2004年至2010年担任纳米电子学和自旋电子学实验室主任。自2010年以来，大野一直担任东北大学（日本）自旋电子集成系统中心主任，并在日本政府内阁办公室“世界领先的科学和技术创新R&D资助计划”（FIRST）的支持下，担任“基于超低功率自旋电子学的超大规模集成电路的研究与开发”的首席研究员。

大野1998 年荣获IBM日本科学奖。2003年荣获IUPAP磁气学奖，2004年被任命为物理研究所研究员。2005年获得日本学院奖、东北大学杰出研究总统奖和安捷伦技术欧洲物理学奖。2006年被中国科学院半导体研究所聘为名誉教授。2007年获得日本应用物理学会Fellow表彰。2008年，大野被日本东北大学任命为特聘教授，2009年被任命为IEEE磁学协会特聘讲师。2011年，大野被授予汤森路透引文桂冠奖。大野专长自旋电子学、稀磁半导体的强磁性与控制之研究。