V roce 2004 už opět závodil celou sezónu. V této sezóně se mu velice dařilo, bodoval v hodně závodech a dokonce stnul na stupních vítězů. Bylo to v Grand Prix USA a Takuma se tak stal teprve druhým Japoncem v historii F1, který stanul na stupních vítězů (prvním byl Aguri Suzuki při Grand Prix Japonska 1990). Dobrý výsledek zaznamenal v kvalifikaci na Grand Prix Evropy, kde startoval z 2. místa. Závod nedokončil. Jeho výpadky po celou sezónu byly hlavně kvůli mechanickým poruchám. A jelikož jeho týmový kolega Jenson Button téměř žádná odstoupení kvůli poruše motoru neměl, přičetla se vina jezdeckému stylu Takumy. Na konci sezóny měl Sató 34 bodů a obsadil solidní 8. místo. Za Buttonem nicméně zaostal o 51 bodů. Pro tým BAR ale společně vybojovali 2. místo v poháru konstruktérů.