高校卒業後、寺西投手は首都大学野球の名門・日本体育大学（日体大）へと進学します。ここでも焦ることなく、最初の2年間は徹底した身体づくりとリハビリに費やしました。
実に約3年半もの間、公式戦のマウンドから遠ざかっていた右腕がベールを脱いだのは3年春のことでした。復帰登板を果たすと、球速はブランクを感じさせない140キロ台後半をマーク。さらに3年秋のリーグ戦では、防御率0.00で最優秀投手賞とベストナインを獲得するという、マンガのような大復活劇を演じたのです。
大学通算でも抜群の安定感を誇り、4年春には大学日本代表候補にも選出。重度な故障歴を懸念していたプロのスカウト陣も、日体大で見せた球威と完成度の高いフォームに疑念を払拭しました。「怪我を乗り越えてさらにスケールアップした本格派」として、2024年のプロ野球ドラフト会議においてオリックス・バファローズから2位指名を受け、念願のプロ入りを果たしました。
