В момент смерти отца ему было всего 9 лет, из-за чего он получил своё прозвище — Дитя (нем. das Kind). Правителем унаследованных Оттоном владений от его имени стал дядя — император Оттон IV Брауншвейгский. Император Оттон IV умер в 1218 году, не оставив наследников.
В 1214 году умер пфальцграф Рейнский Генрих Младший, единственный сын Генриха Старшего, дяди Оттона Дитя. В результате перед Оттоном Дитя, который оказался единственным представителем Вельфов, открылись неплохие перспективы по объединению немногочисленных оставшихся вельфских владений в Саксонии, которые были разделены в 1202 году между сыновьями Генриха Льва по Падеборнскому договору. Генрих Старший, у которого остались только дочери, в 1223 году назначил своим наследником Оттона. После смерти Генриха Старшего в 1227 году Оттону удалось их сохранить несмотря на попытки императора Фридриха II захватить Брауншвейг.
Для того, чтобы иметь защиту от поползновений императора, Оттон вступил в союз со своими дядей по матери, королём Дании Вальдемаром II. От него Оттон получил титулы графа Гардинга и Тетесбюля. На стороне дяди Оттон участвовал в борьбе против графа Шверина Генриха. В 1225 году Оттон вместе с графом Орламюнде Альбрехтом отправились на помощь к Вильдемару II, но были разбиты Генрихом Шверинским в битве при Мёльне. В 1226 году Оттон вместе с королём Вальдемаром участвовал в войне в Гольштейне против графов Шаумбурга и участвовал в захвате Рендсбурга. В 1227 году Оттон участвовал в битве при Борнхёведе, в которой армия Вальдемара был разбита, а Оттон попал в плен и был заключён в Ростоке.
Император Фридрих, узнав о пленении Оттона, опять попытался захватить Брауншвейг. Армию возглавил его сын Генрих, однако попытка успехом не увенчалась, поскольку жители города закрыли ворота и были готовы к защите, и Генрих, опасаясь приближении датской армии, отступил. В дальнейшем Фридрих II, занятый другими делами, не имел возможности повторить попытку.
Оттон поучил свободу в 1228 году после смерти Генриха Шверинского. До Брауншвега он добрался в сентябре. В благодарность за поддержку жителей он даровал городу различные привелегии. Кроме того купцы получили возможность беспошлинной торговли с Данией. В том же году в Люнебурге Оттон женился на Матильде, дочери маркграфа Бранденбурга Альбрехта II. Этот брак значительно усилил влияние Оттона.
21 августа 1235 году на хофтаге в Майнце Оттон примирился с императором Фридрихом II, который признал за Оттоном титул герцога Брауншвейг-Люнебурга, получив статус имперского князя, утраченный в его дедом, Генрихом Львом. Однако он был вынужден в 1236 году заключить мир с архиепископом Бремена, отдав ему графство Штаде. Взамен он получил ряд ленов в Майнцком архиепископстве, которыми в своё время владел его дед.
Позже Оттон смог значительно увеличить свои владения. Так в 1241 году он получил от графов Лауэнроде город Ганновер.
После смерти Фридриха II Оттон поддерживал антикороля Генриха Распе, а после его смерти — Вильгельма II Голландского, за которого он выдал замуж одну из дочерей. Это позволило ему ещё больше увеличить владения. К концу своей жизни он смог связать первоначально достаточно разрозненные владения.
Оттон неожиданно умер 9 июня 1252 года.
Жена: с 1228 (Люнебург) Матильда Бранденбургская (ок. 1206/1215 — 10 июня 1261), дочь маркграфа Бранденбурга Альбрехта II и Матильды фон Ленсберг. Дети: