2016年には、ウエスタン・リーグ公式戦12試合に登板。4勝4敗、防御率5.37という成績で、一軍公式戦への登板機会はなかった。2017年には、ウエスタン・リーグ公式戦12試合の登板で、2勝1敗、防御率5.00をマーク。9月27日に入団後初めて出場選手登録を果たしたが、一軍公式戦への初登板には至らなかった。シーズン終了後には、台湾でのアジアウインターベースボールリーグに、NPBウエスタン選抜の一員として参加した（詳細後述）。2018年には、ウエスタン・リーグ公式戦8試合に登板。2勝0敗、防御率4.15という成績で、入団以来一軍公式戦登板がないまま、10月4日に戦力外通告を受けた。佐藤自身はNPB他球団での現役続行を希望していため、11月13日にはトライアウト（タマホームスタジアム筑後）へ参加。その結果、横浜球友クラブとベースボール・チャレンジ・リーグ（BCリーグ）の富山GRNサンダーバーズから獲得のオファーを受けた。
仙台市立南光台東小学校の2年時から野球を始めると、地元球団の東北楽天ゴールデンイーグルスが運営する「楽天イーグルスベースボールスクール」に所属した。小学校からの卒業後は、仙台育英学園系列の中学校・高校に在籍。秀光中等教育学校時代には、軟式野球部のエースとして活躍した。仙台育英学園高等学校への進学後は、同学年のチームメイト・平沢大河などと共に、2年秋の第45回明治神宮野球大会で優勝。3年時には、春の第87回選抜高等学校野球大会・夏の第97回全国高等学校野球選手権大会に続けて出場。選抜大会では2回戦で平沼翔太を擁する敦賀気比に敗れたが、選手権全国大会では、初戦から決勝までの5試合を1人で投げ抜いた。東海大相模高校との決勝では、小笠原慎之介と投げ合いながら139球で完投したものの、6 - 10というスコアで敗退。大会直後の2015 WBSC U-18ワールドカップに日本代表の一員として出場すると、チームの準優勝に貢献するとともに、大会のベストナインに選ばれた。2015年のNPBドラフト会議で、オリックス・バファローズから6巡目で指名。契約金3,000万円、年俸500万円（金額は推定）という条件で入団した。背番号は67で、チームに同姓の先輩投手（佐藤達也と佐藤峻一）がいたことなどから、ユニフォームの背ネームには名前の「SENA」だけを入れることになった。
ニックネームはあかひょん、あいちゃん。三姉妹の真ん中。好きな動物はピグレット。好きな食べ物はブドウ・ラーメン・生野菜。5歳からエレクトーンを習う。特技は書道と暗算で、日本書道連盟5段及びそろばんは暗算1級・珠算2級を所持している。好きなスポーツは水泳・卓球。趣味は工場見学。苦手はオバケ・カラス、カミナリ・中途半端に高い所。尊敬する歌手に、柴田淳や鬼束ちひろ・一青窈を挙げている。中学2年生の頃、友達に誘われて町民ミュージカルに参加したことでエンタテイメントに目覚め、高校時代に演劇部で部長を務める。卒業後にシンガーソングライターを目指し東放学園に進学、谷口守氏（現在ロックンバナナ/イエローテイルの養成所の講師）に師事する。卒業後も同氏のヴォイストレーニングを受けている。東放学園在学中に音楽プロデューサーのMas Sawadaに見いだされロックンバナナに所属する。2010年4月にリリースした「十六夜涙」（いざよいなみだ）はmusic.jpの着うたゲーム・アニメ部門のデイリーチャートで1位となり、またオリコンウィークリーチャートで初登場15位を記録した。また『薄桜鬼』、『二世の契り』等オトメイトの作品に携わることが多い。2011年3月18日、掛川市初代お茶大使に任命された。掛川市や東京都内にて、お茶大使に関連するイベントが開催されているほか、自身がブレンドした緑茶『ゆめ花車』が掛川市の一部の店舗などで販売されている。掛川茶ブランド『天葉』のイメージソングを担当している。2015年、一般男性と結婚。
主な登場人物は、赤線の娼婦あけみ（25）と、汽船会社に勤める元木英夫（30）である。（以下、初出のあらすじ）元木は同僚の望月と娼家「ヴィナス」を訪れる。あけみは、空襲で家族を失い、社交喫茶のホステスを経て娼婦になったという身の上話をする。元木はあけみの体を愛撫するが、酔っていると言って途中で寝てしまう。そのことがきっかけになって、あけみの身体に異変が生じる。あけみは元木を憎む一方で、もう一度会ってみたいと考える。元木は見合いをした瑠璃子と交際を始める。瑠璃子が戦死した初恋の男のことを繰り返し語るのに、元木はかえって刺激を覚える。やがて瑠璃子は男の話をしなくなった。望月はなじみの女、「ヴィナス」の春子をモデルに写真を撮ることになる。業界誌の表紙に使うというのは嘘で、望月はカメラにフィルムを入れず、いい加減にごまかすつもりである。それを知った元木はその情景の残酷さに耐えられない思いをする。元木はその場に同席し、ポーズを取る春子をすばやく写真に納める。元木は再びあけみのもとを訪れ、春子に渡してほしいと言って写真を渡す。事情を知っていたあけみは元木のやさしさに涙を浮かべる。元木に抱かれたあけみは全身に確かな感覚を覚える。元木の汽船会社では新しい貨物船が竣工し、レセプションを開催することになった。望月のおしゃべりを聞いて、「ヴィナス」の主人や娼婦たちも会場（竣工した船の甲板）にやってくる。瑠璃子も来ており、元木に大きく手を振るが、その様子を見ていたあけみは、嫉妬のため心のバランスを失って、体を元木にぶつける。2人は船の手すりを越え、水面に落下する…。