1905年（明治38年）、外交官及び領事官試験に合格し外務省入省。在ロシア公使館外交官補（のち三等書記官）、ハルビン領事（のち総領事）、在スイス公使館一等書記官、在フランス大使館一等書記官、在ポーランド公使を歴任した。ロシア革命が勃発した当時はハルビン総領事の職にあり、1917年12月にボリシェヴィキ勢力がハルビンの制圧を図った際には、他のハルビン駐在連合国領事らと領事団を結成して当時の中華民国政府（北京政府）に介入を要請し、中国軍によってハルビンのボリシェヴィキ関係者は排除された。このあとハルビンでは陸軍を中心としてグリゴリー・セミョーノフやといった反革命勢力の人物を擁立する動きがあった。日本は1918年8月からシベリア出兵に踏み切るが、佐藤は外務省関係に多かった「出兵に熱心な者」の一人と評されている。