Родившись в 1970-м в префектуре Хиросима, Сато, подобно Сатоси Кону и Рю Мураками, окончил Художественный университет в Мусасино. Его режиссерский дебют, короткометражный фильм «Аскеза в общежитии», удостоился Гран-при на фестивале Pia в 1994 году. В дальнейшем он писал сценарии для режиссеров Дзюна Итикавы и Исао Юкисады, а в 2001-м дебютировал как постановщик полнометражного кино с фильмом «Любовная песня».
Также он трудился над картинами «Принцесса мечей» (2001, сценарист и режиссер), «Весенний снег» (2005, сценарист), «Песчаные хроники» (2008, сценарист и режиссер) и поставил несколько аниме-роликов для видеоигр.
«Остров забвения: Харука и волшебное зеркало» – первая работа Сато в полнометражной анимации.