1968年、東京都生まれ。柔道で数々の偉業を成し遂げたのち、97年3月にプロ転向を表明し、アントニオ猪木率いる「世界格闘技連合」（98年4月から世界格闘技連盟＝UFOに改称）所属に。同年4月12日、新日本プロレス東京ドーム大会の橋本真也とのプロレスデビュー戦に勝利。その後、新日本やUFOの大会に継続参戦。99年1月4日、新日本の東京ドーム大会で行われた橋本との3度目の対戦が、伝説の不穏試合「1・4事変」となる。2000年4月7日、東京ドームでの橋本との5度目の対戦は『橋本真也34歳 小川直也に負けたら即引退！スペシャル』としてテレビ朝日系列で全国生放送。00年11月に新日本を解雇された橋本が旗揚げした新団体ZERO-ONEに協力。01年4月18日の旗揚げ第2戦から参戦し、同年12月、橋本とのタッグ「OH砲」を結成。PRIDE、ハッスルなどにも参戦し、一躍人気選手となる。猪木が主催するIGFを主戦場にしたのち、18年、プロレス・格闘技界から引退。現在は小川道場で柔道指導者として活動。24年にはYouTube「小川直也のハッスルチャンネル」を開設した。