Deputado desde 1949, foi um dos líderes do Partido Liberal Democrático (LDP) e, a partir de 1951, ocupou vários ministérios e foi um dos políticos japoneses mais importantes do pós-guerra. Apesar de sua ideologia conservadora, modernizou o sistema econômico e social do país. Na política externa, assegurou a hegemonia do Japão na Ásia, estabelecendo relações estreitas com os Estados Unidos. Apesar da forte oposição interna, em 1970 prorrogou o tratado de segurança com os Estados Unidos, o que lhe permitiu recuperar Okinawa, em 1972. O afastamento de Taiwan e a aproximação a Pequim, impulsionados por Sato, geraram um conflito entre aliados, o que levou à sua destituição. Em 1974, recebeu o Prêmio Nobel da Paz (juntamente com o irlandês Sean MacBride), por sua atividade em prol do tratado de não-proliferação de armas nucleares. Seu sucessor à frente do Governo foi Kakuei Tanaka.