太平洋戦争の開戦とともに、飛行第50戦隊第1中隊の一員としてフィリピン攻略作戦に参加した。佐々木伍長の初陣は12月10日で、ビガン沖の味方船団上空を哨戒飛行中、B-17Cが来襲した。佐々木はB-17をバギオ付近まで追撃したが撃墜できず、日本海軍の零式艦上戦闘機隊に追撃を委ねて帰投した。1942年（昭和17年）1月、佐々木は戦隊とともにタイに進出、ラングーン上空の空戦で初戦果を上げた。それから2年余、ビルマでの激しい航空戦に身を投じ、数十回の戦闘を通じてその優れた操縦・射撃技術を開花させた。この間に記録した個人撃墜数は、小型機約20機、大型機12機を数えた。飛行第50戦隊で佐々木は、穴吹智、下川幸雄両軍曹と並ぶ「少飛6期の三羽烏」の一人として「腕の佐々木」と称された。