2009年8月、AKB48の夜公演としてスタートした大人向け姉妹グループ「SDN48」の結成に伴い、野呂はAKB48との兼任を開始。翌2010年2月21日をもってAKB48を正式に卒業し、SDN48の専任キャプテンへ完全移籍しました。
この移籍の背景には、急速にアイドル市場の中心へと駆け上がっていたAKB48本体の若返り戦略と、20代半ばを迎えていた野呂の卓越したトーク力・リーダーシップを新グループの立ち上げに活かしたいという運営側の戦略的思惑がありました。
SDN48では初代キャプテンとして個性派揃いのメンバーをまとめ上げ、メジャーデビューシングル『GAGAGA』のヒットに貢献。しかし、2012年3月31日、NHKホールでのコンサートをもってSDN48メンバー全員が一斉卒業（事実上のグループ解散）という劇的な結末を迎えます。これにより、野呂は後ろ盾を失い、単身で厳しい芸能界を生き抜くフェーズへと突入しました。
