历任长崎市、县议员,于1995年获得
自由民主党提名参选长崎市长,击败现任市长本岛等等人而当选。2003年在企业界及自民、公明执政联盟的支持下以无党籍身分参选,击败由自由党支持、由日本共产党提名等的多名候选人,三度当选长崎市长。
就任市长后,曾数度发言批判持有核武并曾使用过核武器的
美国。
2007年4月17日晚间7时52分(UTC +9),四度竞选连任的伊藤一长,结束竞选演讲行程,返回邻近JR长崎车站附近的竞选办公室,步下坐车后,遭一名自称为山口组水心会代理会长的59岁男子城尾哲弥自后方持五连发式左轮手枪射击,两发子弹均命中背部,被送往
长崎大学医学部附设医院急救,到院时呈现心肺停止状态。经过抢救后,于4月18日清晨2时28分因失血过多不治,享年61岁。开枪男子已遭
长崎市警方逮捕。