Il est né pendant la deuxième guerre mondiale en 1941 et fait parti des premiers employés de la Toei Togâ qu'il rejoint dès 1958. Il est débauché par Mushi Production, le studio fondé par Tezuka et il participe à diverse séries dont les plus connues en France, Astro Boy et Jungle Taiteï ( Le Roi Léo).

Après que Tezuka ait pris ses distances avec Mushi production, Rintarô devient freelance en 1971 et collabore avec divers studios. Il participe à Hoshi no Ko Chobin en 1974 chez Tastunoko et en 1975, il travaille sur Kum-kum, le petit enfant des cavernes produit par Sunrise. Il effectue une série de productions cheze la Toei, où il réalise Captain Harlock (Albator) en 1978 et Ginga Tetsudo 999 (Galaxy express 999) en 1979, ainsi que les deux films qui suivent.

En 1985, il achève une de ses productions marquantes : Kamui no Ken dont le projet aura finalement duré dix ans et voit le jour chez le studio Madhouse. Rintâro poursuit l'essentiel de sa carrière au travers des produtions de ce studio. Comme un retour aux sources, il se charge de l'adaptation en anime d'Hi no Tori (L'oiseau de feu) une saga majeure de Tezuka. Le film sort en 1986. Il se charge également de l'oav parue en 1987. Toujours en 1987, il prend une part importante à Meikyu Monogatari, où il se charge de l'un des sketches. L'anime marque le début de la collaboration entre Otomo et Mad House.

Il travaille essentiellement sur les nombreuses oavs produites par Mad House. Citons à son actif certains épisodes de la saga Lodoss en 1990 et 1991, ainsi que Doomed Megalopolis en 1992 ou encore Gunnm en 1993. Il intervient également sur des séries télévisées du studio. Il s'occupe de quelques épisodes de Petshop of Horror et d'Alexander Senki en 1999.

En 1993, avec Kaze no Na wa Amnesia, il revient au long métrage. Il dirige le film de X en 1996, puis se charge de la réalisation de Metropolis, une co-production avec les studios Tezuka. Le film sort en 2001.