1962年（昭和37年）2月25日の大阪生まれ。
大の『ルパン三世』フリークとしても有名で、漫画家を目指していたこともあり、絵が上手い。
好きな俳優に、松田優作と水谷豊を挙げているが後者においては、『刑事貴族』『相棒』で共演を果たした。俳優になったのは『バンパイヤ』の水谷の演技を見たことがきっかけ。
NHKの語学番組のボキャブライダーでは寺脇とそのまま役名になって出演している。
1996年にはTBSの情報番組『王様のブランチ』で初代総合司会を務める。彼にとって初の司会担当であり、当時は多忙でありながらも降板するまで一度も欠席することはなかった。
NHKの連続テレビドラマ小説『おひさま』では主人公の父親役を演じた。
相棒に関して
代表作である相棒シリーズをシーズン7で一度卒業しているが、それは「お前はまだ若い、寺脇はこれから俳優としてどんどん成長できる。相棒に留まらず様々な役を演じるために、羽ばたいて欲しい」という水谷の先輩俳優としての気遣いがあったと番組出演時に明かした。
憧れの水谷と共演出来た約8年間を「夢のような時間だった」とも語っている。
卒業後、長らく相棒シリーズに一才関わることはなかったため、一時期は水谷との不仲説も噂されていたが、否定している。
そして、2022年放送予定のシーズン21から14年ぶりに復帰することが明らかになり、寺脇自身もツイッターにて告知している。
