2015年にFCドニプロに入団し、2016年10月16日のFCカルパティ・リヴィウ戦でプロデビュー。2017-18シーズンはFCゾリャ・ルハーンシクに移籍し、レギュラーに定置。190cmを超える長身から国内では若き守護神として注目されるようになり、特に2017-2018シーズンの「UEFAヨーロッパリーグ」のグループリーグではスペインの強豪アスレティック・ビルバオ相手に好守を見せ、UEFAの週間ベストイレブンにも選出された。この活躍を受けインテルなど欧州の複数の強豪クラブからの興味が報じられる。2018年6月22日、スペインのレアル・マドリード移籍が発表された。契約期間は6年間で移籍金は推定1400万ユーロ（約18億円）。当面はBチームにあたるカスティージャでプレーする予定と見られていたが、第3GKのキコ・カシージャの退団が濃厚なためティボ・クルトゥワ、ケイロル・ナバスに続くトップチームの第3GKになると報じられている。しかし移籍期限内にカシージャの移籍が決まらず残留したため、出場機会を得るため、2018年8月27日に同じマドリード州のCDレガネスへのレンタル移籍に合意。契約期間は1年間。しかしレガネスでは正ゴールキーパーのイバン・クエジャルの控えという扱いに留まり、主にカップ戦要員に甘んじた。2019年8月14日、レアル・バリャドリードへのレンタル移籍が発表された。契約期間は1年間。バリャドリードは、レアル・マドリードOBのロナウドが代表を務めており、レアル・マドリードとの関係を深めている。
2003年は新人ながら先発投手にリリーフにとフル回転し、43試合に登板した。夏場以降は疲労からか球威が落ち、防御率は5点台に落ちた。翌2004年は肘の故障でシーズンのほとんどをリハビリに費やした。シーズン終了後の球団合併に伴う選手分配ドラフトを経てオリックス・バファローズと契約。2005年は春季キャンプで行われた紅白戦でMVPに選ばれて仰木彬監督が横峯ファミリーと親交があったことから「横峯さくらと1日デート権」が贈られ、全8試合の「宮古島杯」でもMVPに選ばれ宮古牛1頭を獲得した。シーズンに入ると萩原淳、香月良太、歌藤達夫、菊地原毅、大久保勝信らと強力リリーフ陣を形成。左の菊地原、右の加藤というダブルセットアッパー体制で60試合に登板し、チーム内では菊地原に次ぐ2位、リーグ4位の23ホールド、同3位の29ホールドポイント、防御率2.76を記録した。2006年は前年に引き続きリリーフ陣の中心として活躍。抑えを任されることもあった。チーム最多の61試合に登板してリーグ9位となる19ホールド、防御率3.10を記録したが要所で打ち込まれ6敗を喫し、奪三振数も半減した。もっとも、前年活躍した中継ぎ陣の大半が大きく成績を落とした中で加藤と菊地原はまずまずの成績を残している。2007年も開幕から主にセットアッパーとして起用されたが、シーズン当初クローザーだったランス・カーターの先発転向に伴い抑えに指名された。4月28日の福岡ソフトバンクホークス戦で松中信彦に決勝本塁打を打たれて敗戦投手になった際に、コリンズ監督は報道陣に「彼はグレートだ」と4回も繰り返し、加藤を信頼している事を強調した。9月5日には長男が誕生し、同日に登板してセーブを挙げた。同年はリーグ3位の63試合に登板してリーグ4位の26セーブ、防御率2.59を記録した。同年オフに開催されたアジア大会兼北京五輪予選には日本代表候補として国内の合宿に参加したが、開催地の台湾へ向かう直前の最終候補には選出されなかった。これについては「折角選出してもらったが最終的に選ばれなかったのはまだまだ自分の実力不足だと言う事でしょう。北京の本選（五輪）では選出されるように2008年の前半シーズンを頑張る」と述べた。2008年からホームゲームでは加藤がセーブがつく状態でマウンドに上がる際、彼だけの特別映像がスタジアムビジョンに流れるようになった。8月27日には球団新記録となる28セーブを達成。チームトップの63試合に登板して33セーブを挙げ、初タイトルとなる最多セーブ投手を獲得したが、9月上旬まではセーブがつく場面での救援失敗が4度だったが、ターメル・スレッジに逆転サヨナラ打を浴びた9月15日以降は3度の救援失敗し、終盤は抑えでの登板はなく防御率も3.29で前年よりも悪化した。だが、チームは9年ぶりのＡクラスに入るなど自身の貢献度の高いシーズンとなった。シーズン終了後の秋季キャンプでは臨時コーチの野茂英雄からフォークの指導を受けた。2009年はシーズン当初から精彩を欠く場面が多く、序盤は何とか凌いだが8月になると投球内容が悪化した。8月25日の北海道日本ハムファイターズ戦で3点リードを守れず1/3回5失点と打ち込まれた後は中継ぎに配置転換され、金子千尋が抑えを任された。シーズン成績は48試合に登板して13セーブ、防御率5.23と球団合併後最悪の記録だった。2010年も中継ぎ・セットアッパーとして起用され、シーズン初頭はまずまずの安定感を見せていたが、5月に入ってから安定感を欠き出し、5月19日の広島東洋カープ戦で1回2/3イニング3失点と打ち込まれ二軍降格。その後最短の10日で一軍復帰し交流戦2試合に登板するも続けて打ち込まれ6月5日に二軍降格、以降一軍での登板はないままシーズンを終えた。この年のオフに大久保勝信・本柳和也が退団した事に伴い、オリックス・ブルーウェーブ経験者で、分配ドラフトを経てオリックス・バファローズに在籍し続ける唯一の投手となった。2011年はプロ入り初の一軍登板無しに終わり、11月14日に戦力外通告を受けた。12球団合同トライアウトに参加し、12月6日に東北楽天ゴールデンイーグルスが獲得を発表した。