卒業後は立教大学に進学し、硬式野球部では1年生時からレギュラーとなる。東京六大学野球リーグにおいて当時の立教大学は低迷が続き、1966年春季リーグ以降は優勝から遠ざかっていた。4年生時の1987年春季リーグでは、四番打者、主将として打率.340を記録し、満票でベストナイン（三塁手）に選出される。同年秋季リーグでは4本塁打、16打点（秋季リーグ打点王）を叩き出し、二期連続ベストナインに選出された[4]。同季は法政大学と最後まで優勝を争うが2位に終わる。同年の第16回日米大学野球選手権大会の日本代表にも選ばれている[3][注 1]。リーグ通算101試合出場、382打数86安打、打率.225、11本塁打、54打点を記録する。高校・大学の一年後輩に矢作公一がおり、日米大学野球にも揃って出場している。また、1987年アジア野球選手権大会にも代表にも選出される。

在学中に授業には1度も出席したことがなく、野球部寮とグラウンドの往復で4年間過ごしたと語っていた。

1987年のドラフト会議でヤクルトスワローズ、横浜大洋ホエールズの2球団が1位指名で競合し、抽選の結果ヤクルトが交渉権を獲得した。後に契約金8000万円、年俸840万円（金額は推定）で入団合意した[5]。ドラフト前日まで巨人も1位指名を検討したものの結局回避した[6]。当時ヤクルトの監督だった関根潤三は著書の中で「一茂のドラフト指名は僕の意向が強く働いた。六大学リーグでプレーする一茂を見に行って粗削りだけどものはいい。こりゃ素晴らしいプレーヤーになると思った」と記している[7]。横浜大洋は80年代に父・長嶋茂雄の監督就任に熱心だった事もあり指名したという[8]。父・長嶋茂雄は、育成の確かな広島東洋カープを勧めていたが、本人が「映画で見るようなヤクザの場所みたいで怖そう」という理由から難色を示したという[9][10][11][12]。なお、西武ライオンズも指名の意思を表明していたが、これは大学進学を表明していた鈴木健を指名するためのカモフラージュであった。
ヤクルト時代

1988年、春季キャンプから一軍メンバーに選出される[13]。オープン戦で3割以上の打率を残した。オープン戦で対戦した投手には村田兆治もおり、現役晩年でありながらも不屈の闘志を感じた長嶋はよく覚えていると言っている[14]。4月27日の神宮球場での巨人戦では、ビル・ガリクソンから、プロ初安打をホームランで飾り、『ミスター二世』として注目を集めた。しかし、本人は開幕後に相手投手の攻め方が変わったことでプロの壁を痛感しており、1年目の4月で限界を悟ったという[15]。球団は1989年オフ、関根潤三の後任として父・茂雄に監督就任を要請をするが、茂雄は家族の反対もあり辞退、野村克也が監督に就任した[16]。