辞职。
卸任之后.1967年12月，佐藤首次提出「非核三原则」：日本不会拥有、制造、运进核武。但佐藤荣作的遗嘱中留有日美两国首脑签署的“美国保留在危机时刻将核武器再度运入日本”的秘密文件。1974年晚秋，因令日本加入《不扩散核武器条约》而与肖恩·麦克布赖德获诺贝尔和平奖，这也是日本人第一次获得此奖。1975年5月19日，佐藤在位于筑地的料亭「」与财政界名人应酬中，起身欲上厕所却突然倒下，接着发出呻吟。当时赶来的庆应义塾大学与东京大学的医师团体与家人都没有准备将佐藤送去医院。