日本の漫画家、イラストレーター、メカニックデザイナー、クリエイター。東京都生まれ。
1974年放送の『宇宙戦艦ヤマト』のファンになり、アニメ業界に興味を持つようになる。「ヤマト・アソシエイション」と言うファンクラブの会員だった。
1979年に『闘将ダイモス』の敵ロボットデザイン担当でデビュー。同作でスタジオぬえのメンバーや東映のプロデューサー鈴木武幸とも知り合い、活動の場を拡げていった。
1980年代には、SF作家の豊田有恒が主宰した創作集団パラレル・クリエーションに所属。以後、漫画執筆、小説の挿絵など漫画家兼イラストレーターとしての活動も始める。その後、ガンダムシリーズや『機動警察パトレイバー』、スーパー戦隊シリーズなどの多くの作品でメカニックデザインを手がけ、2002年、テレビアニメ『ラーゼフォン』で初監督を務める。
アニメや特撮などの空想世界のみならず、川田工業株式会社の二足歩行ロボット、HRP-2の外形デザイン・イメージも担当した。
特撮作品への初参加は『科学戦隊ダイナマン』だが、『大戦隊ゴーグルファイブ』の頃からプロデューサーの鈴木武幸から声を掛けられており、この時は出渕がスケジュールの都合で断ったとの事である。『ダイナマン』から『超新星フラッシュマン』まで4年連続でキャラクターデザインを歴任(特に『フラッシュマン』では単独ですべてのデザインを担当)、シリーズの降板は出渕自ら申し出たが、2012年『特命戦隊ゴーバスターズ』で25年ぶりにシリーズに復帰した。
2012年、自身のファン作品である『宇宙戦艦ヤマト』のリメイク版、『宇宙戦艦ヤマト2199』の総監督を担当（他にもメカニックデザインや脚本なども兼任）している。
また、長年に渡って東放学園映画専門学校でアニメーション映像科の講師を務めており、「キャラクター表現ゼミ」を開催している。