2012年にはオープン戦から好調を保ち、阪神との開幕戦では3番打者・一塁手でスタメン出場した。結局88試合に出場し、打率.192と振るわなかったものの、得点圏では打率.333、18打点の成績を残した。2013年、10月1日に15年間の現役引退を発表。今季14試合目の出場となったチーム最終戦の10月8日の対阪神戦（横浜）が引退試合になった。「7番・一塁手」でスタメンに起用された小池は、4回裏の打席で、この年の一軍初本塁打となる左中間への2ランを放ち、現役最終打席となった8回裏の打席では、目に涙を浮かべ鼻をすすりながらもこの試合2本目の本塁打となる決勝のソロ本塁打をレフトスタンドへ放った。泣きながらダイヤモンドを一周しホームベースを踏んだ直後に敵チームのキャッチャー清水誉に手を差し伸べ握手を求め、清水は握手に応じながら会釈した。この試合で4打数3安打3打点を記録し、有終の美を飾った。試合後に開かれた引退セレモニーでは、ファンへの挨拶の後に、ナインから胴上げされている。なお、小池が横浜への復帰後から付けていた背番号8は、現役引退後の2014年から高校の先輩でもある多村仁志が引き継いだ。
しばらくは二軍で調整する予定であったが、離脱中であった井端弘和の代役の2番打者として6月20日に一軍登録。21日、22日に2番打者・中堅手で出場し、22日には移籍後初のお立ち台に上がる。7月6日にはナゴヤドームで移籍後初の本塁打を放った。その後、堅実な守備力を買われ、一軍に定着。スタメンでの起用も多かった。2009年、ウッズの退団もあり、背番号を30から横浜時代に着用した44に変更。奇しくも移籍先で、同じ選手の退団による同じ背番号に変更することとなった。初の中日での春季キャンプでは外野手の他、一塁手や三塁手にも挑戦し、落合監督からノックを受けた。開幕一軍を果たすも当初は藤井淳志、新人の野本圭らの台頭でスタメンではなく、代打や代走、守備固めとしての起用が多かった。6月頃から相手先発が左投手の場合は右翼手でスタメン起用されるようになり、最終的には3年ぶりとなる100試合以上の出場を果たした。2010年、個人応援歌が作られる。しかしシーズンを通じて不調気味で、移籍後初となる二軍落ちを経験するなど最終的に54試合の出場に留まった。2011年はキャンプから二軍スタートとなりそのまま開幕を迎えた。5月28日に初の一軍昇格を果たす。6月19日のオリックス戦（ナゴヤドーム）で岸田護からサヨナラホームラン、7月6日の阪神戦では逆転満塁本塁打を打つなど勝負強さとパンチ力を発揮した。トニ・ブランコが離脱した際には一塁手で出場した。ソフトバンクとの日本シリーズでは第一戦で延長10回表に馬原孝浩から勝ち越しとなるソロホームランを放つ。オフに出場機会を求めて国内FA権を行使。12月19日に横浜DeNAベイスターズと契約し、4年ぶりに古巣に復帰した。
京都府園部町出身。1977年（昭和52年）3月、同志社大学法学部法律学科卒業。同年4月、参議院事務局に就職。1982年（昭和57年）1月に退職すると、当時京都府副知事を務めていた同郷の野中広務の秘書となる。1988年（昭和63年）からは野中の公設秘書となる。2001年（平成13年）11月、退職。同年12月、園部町の収入役に就任。2005年（平成17年）12月、収入役を辞任。2006年（平成18年）1月1日、園部町、八木町、日吉町、美山町の4町が合併して南丹市が誕生。野中広務の実弟で園部町長の野中一二三は当初、初代市長への意欲を見せていたが引退を表明。これにより市長選は、野中広務と一二三などが推す佐々木と、元八木町長で衆議院議員の中川泰宏が推す園部町議会議長・中川圭一の間における代理戦争と化し、また民主党推薦の佐々谷元秀も候補者に名を連ねたため三者の激しい戦いとなった。選挙は2006年2月19日に行われ、中川が次点の佐々木に17票差で勝利を収めた（中川：9,330票、佐々木：9,313票、佐々谷：4,243票）。ところが市長就任直後の3月12日、中川圭一は買収容疑により逮捕され、3月22日に辞職。4月30日に行われた市長選には、佐々木と、中川泰宏が推す園部町助役・奥村善晴と、労組や日本共産党など11団体が参加する「みんなの南丹市政をつくる会」代表委員の井尻勇助の3人が出馬。佐々木が他候補を下し初当選。2010年（平成22年）に再選。2014年（平成26年）の市長選では過半数の市議と野中広務の支援を受けて出馬。野中一二三と中川泰宏の支援を受けた社会福祉法人常務理事の西村良平と、前々回の選挙で戦った井尻勇助の2候補を下し、3期目の当選を果たした（佐々木：8,523票、西村：6,603票、井尻：1,804票）。2014年8月3日、南丹市で行われる京都美山サイクルグリーンツアーに参加中、バイクとの接触事故により入院し公務を離れた。3ヶ月後に復帰し、2018年の任期満了をもって退任した。