Nella stagione 2006, Satō si trasferisce nel nuovo team giapponese Super Aguri, satellite della Honda e della ARTA; a causa della non competitività del mezzo, il pilota giapponese è costretto a una stagione molto difficile, sempre ancorato nelle ultime posizioni e senza ottenere punti; i suoi migliori risultati della stagione furono un 12º posto in Australia e un 10º in Brasile, grazie al quale riesce a rimanere aggrappato al 23º posto della classifica piloti. Nella stagione 2007 viene confermato alla Super Aguri con la quale disputa una buona stagione; nel Gran Premio di Spagna giunge 8º, portando alla scuderia giapponese i primi punti della sua storia, mentre in Canada ottiene il 6º posto, miglior risultato della storia del team; conclude il mondiale 17º con 4 punti portando il team al 9º posto nella classifica costruttori. Nella stagione 2008 è ancora accasato alla scuderia nipponica (questa si rivelerà, senz'ombra di dubbio, la stagione più fallimentare della carriera di Satō con 4 gran premi disputati senza prendere alcun punto). Con il ritiro della Honda dalla Formula 1 Satō perde il costruttore che lo aveva appoggiato in tutta la sua carriera nella massima formula e prova ad accordarsi per la stagione 2009 con la Toro Rosso, ma dopo aver disputato alcuni test tra novembre e dicembre 2008 il forfait di alcuni sponsor del pilota giapponese fanno saltare l'accordo. Durante il campionato 2009 si era parlato di Satō in procinto di sostituire Sébastien Bourdais sempre alla Toro Rosso, ma non se ne fece nulla.