信濃守護・小笠原貞宗の長男。元応元年（１３１９）７月１１日に生まれる。幼名は豊松丸。通称は孫次郎。右馬頭・兵庫頭・遠江守・信濃守。信濃守護。
父より弓馬兵法の秘伝を受け、京都の武者所に仕えた。康永３：興国５年（１３４４）に所領を譲与され、翌康永４：興国６年（１３４５）８月の天龍寺落慶供養に参加し、先陣１２名のうちに名が見える。
貞和３：正平２年（１３４７）５月、父の死により家督を継ぎ、信濃守護職を継承した。
足利尊氏・直義兄弟の対立抗争（観応の擾乱）に際しては、貞和５：正平４年（１３４９）８月に尊氏の執事・高師直が京都で直義の襲撃を企てたときに従軍するなど、尊氏方であった。しかし翌年に直義が南朝方に帰順すると、信濃国の南朝方勢力であった諏訪頼継（直頼）との対立が激化。観応２：正平６年（１３５１）１月には国許で弟の小笠原政経らが諏訪氏の攻撃を受けて敗れると、政長も京都の邸宅を焼いて出京して直義方に投じた。その後、信濃守護も罷免されたようである。
しかしこれは一時的な方便だったようで、同年５月下旬頃には信濃国で諏訪勢と交戦し、１０月には尊氏から「直義が関東へ向かうとの情報があるので進路を妨害するように」との指示を受け、この年の暮れには甲斐国で直義方勢力と戦うなど尊氏方に復帰しており、信濃守護として軍事指揮権も回復したことがうかがわれる。
家譜等では貞治４：正平２０年（１３６５）３月２１日に没したともされるが、文和４：正平１０年（１３５５）には子の小笠原長基が信濃守護として活動しており、これ以前に死没あるいは引退したとも考えられる。
著作に『軍術兵用記』がある。