ハンマー投の
室伏重信を父に、
室伏広治を兄に持つが、本人は円盤投を専門とした。母はルーマニア出身の元やり投げ選手のSerafina Moritz(セラフィナ・モリツ)である。市邨学園高校を出て中京大学に進むと、全日本インカレを4連覇(1995年-1998年)、日本学生選手権を2連覇(1997年-1998年)するなど、学生・ジュニアのタイトルを次々に獲得した。1999年、
ミズノトラッククラブに加入。4月10日の中京大学土曜記録会では56m84cmの日本記録を樹立した。また、このころから本格的にハンマー投に取り組み始める。この年の日本選手権では円盤投で初優勝、ハンマー投では3位に入った。
2004年6月の日本選手権ではハンマー投で初優勝を果たし、円盤投の優勝(5回目)と合わせ2冠を達成した。同年6月19日の中京大学土曜記録会のハンマー投において、66m68cmの日本記録を出した。8月1日の「スプリントチャレンジカップin山梨」において67m77cmに記録を更新している。
円盤投では、2007年4月1日、8年ぶりに自己の持つ日本記録を更新(58m00cm)。さらに5月13日、58m62cmを投げ、世界B標準まであと38cmに迫った。