高倉天皇に滝口武者として仕えた父･遠光の所領のうち、甲斐国巨摩郡小笠原郷を相続して、元服の折に高倉天皇より小笠原の姓を賜ったとされる。ただし､『吾妻鏡』において長清が小笠原を名乗るのは元暦元年(1184年)以降で、建久6年(1195年)までは加賀美と小笠原の名乗りが混在している。なお、小笠原という地名は今の南アルプス市小笠原にあった原小笠原荘とされている。
　源頼朝挙兵の際、19歳の長清は兄･秋山光朝とともに京で平知盛の被官であったとされ、母の病気を理由に帰国を願い出て許され、主家である平家を裏切り、治承4年(1180年)の富士川の戦いで頼朝の下に参じたと伝えられる。また同じく知盛の被官であった橘公長らを鎌倉御家人に引き入れる仲介を担った。
　治承･寿永の乱において戦功を重ね、養和元年(1181年)2月1日には頼朝の仲介で有力御家人であった上総広常の娘を妻としている。なお、2年後に広常は頼朝に誅殺されるが、長清夫妻は罪に問われず長清の妻が父･広常の所領の一部を継承している。その後、文治元年(1185年)、父･遠光は源頼朝の推挙で信濃守に任じられ、のちに長清も信濃守に補任された。また武田信光，海野幸氏，望月重隆と並んで｢弓馬四天王｣と称されて、26歳のときに頼朝に出仕し、鎌倉幕府の御家人としての小笠原氏の基礎を築いた。
　建久5年(1194年)、頼朝が東大寺再建の木材調達と造像を御家人に賦課した際には多聞天を担当している。
　頼朝没後、子の長経が2代将軍･源頼家の近習であったことから、建仁3年(1203年)9月の比企能員の変に連座して処罰されたため、一時小笠原氏は没落するが、姉妹である大弐局は2代将軍･源頼家，3代将軍･源実朝の養育係を務めて小笠原氏の鎌倉での地位を維持しており、嫡男の時長は次期将軍三寅の鎌倉下向の随兵を務めて鎌倉での活動が見られる。
　建保4年(1216年)には頼朝の菩提供養の御願寺の建立を実朝に申請し、許可を得ている。
　承久3年(1221年)6月の承久の乱では、幕府方の東山道大将軍として子息8名と共に京へ攻め上って功績を挙げ、｢七ヶ国管領｣となる。同年7月、京方の公卿･源有雅を甲斐山梨郡稲積荘の小瀬村で処刑している。同年に阿波国守護となる。
　仁治3年(1242年)7月15日、信濃にて81歳で死去。　

　父とともに文治5年(1189年)の奥州合戦に従軍。その後は2代将軍･源頼家の近習として仕え、流鏑馬の射手を務めている。正治元年(1199年)4月、頼家が十三人の合議制に反発して指名した目通りが許される5人の近習にも選ばれている。同年8月、頼家が安達景盛の愛妾を奪ったことで両者が対立すると、頼家の命を受けて安達邸を包囲したが、北条政子に制止されている。
　建仁3年(1203年)9月、比企能員の変では、比企氏方として拘禁された。その後、鎌倉を引き払ったと見られ、鎌倉では弟の伴野時長が小笠原氏の嫡家として重用されている。
　承久3年(1221年)、承久の乱で父･長清は鎌倉方の大将軍として子息8人と共に京へ攻め上り、京都軍と戦った。乱後、恩賞として長清は阿波国守護に任命される。これとは別に、長経は同国麻殖保の地頭に任じられた。貞応2年(1223年)には、長経が同国守護となっていることが確認できる。元仁元年(1224年)、同国麻殖保の地頭として、預所の左衛門尉清基との訴訟に勝利した。安貞元年(1227年)2月13日、上皇の御所新造にあたり、寝殿の担当を命ぜられた。
　出家して小笠原入道と称され、宝治元年(1247年)5月9日、京都の新日吉社で行われた流鏑馬の神事を務めている。宝治元年(1247年)11月5日、69歳で死去。