2009年7月11日、内野手陣を強化したい阪神と中継ぎ投手を求める西武の思惑が一致したことにより、水田圭介との交換トレードで西武へ移籍した。この一ヶ月ほど前にも、同じく西武の赤田将吾とのトレードが合意に達した、と一部のスポーツ紙で報道されていた。背番号は水田が着けていた45を引き継いだ。移籍後は中継ぎとして安定した投球を披露し、終盤には抑えとして起用されることもあった。移籍後はわずか2か月半で25試合に登板し、防御率2.00を記録するなど、同年不安定さの目立った西武リリーフ投手陣の中で中継ぎとして活躍した。2010年は、ブライアン・シコースキーにつなぐセットアッパーを務め、4月30日の対日本ハム戦でサヨナラ打を喫するまで無失点、防御率0.00の活躍をしたものの、故障と不調で2度の登録抹消。復帰した後も精彩を欠く登板が続き、被本塁打が増えるなど、安定感に欠ける面も見られた。しかし、最終的には自己最多となる48試合に登板し19ホールドを記録した。2011年は、開幕直後に打ち込まれ、二軍降格。その後も、二軍で好投を見せ一軍に昇格し、打ち込まれ二軍に逆戻りを繰り返した。2012年10月2日、戦力外通告を受けた。11月9日に東京ヤクルトスワローズが獲得を発表。
2001年はオープン戦の対日本ハムファイターズ戦（阪神甲子園球場）に先発した際、その試合を中継した朝日放送が、公式戦ではないもののゴールデンルーキーの初登板ということで、CMに入る直前に随所で藤田の幼い頃の写真を紹介したり、『週刊ベースボール』の選手名鑑号では他主力選手を差し置いて表紙にも掲載されるなど、周囲の期待の高さをうかがわせた。しかし、安芸キャンプで投手コーチの八木沢荘六に命ぜられたフォーム改造と投げ込み過多で右肘に炎症を起こし、開幕戦に登板したもののすぐに二軍降格。シーズン最終戦でプロ初先発するも、4回を投げてエディ・ディアスと野村謙二郎に本塁打を打たれるなど被安打8, 5失点だった。2002年は春季キャンプで右ふくらはぎの肉離れを起こして出遅れ、7月24日になって一軍昇格。藤川球児と共に積極的に先発投手として起用され、同年プロ初勝利初完投を記録。2003年は開幕ローテーション入りを果たすが、右肘靭帯の損傷で離脱して6月に右手首からの靭帯移植手術を受けた。2004年は秋の教育リーグで実戦登板したのみで終わった。2005年は開幕ローテーションに入るが結果を残せず二軍に降格し、その後は8月に中継ぎとして数試合に登板するにとどまった。2007年の秋季キャンプから、それまでのオーバースローより腕の位置を下げたスリー・クォーターにフォーム改造をし、2008年2月にはさらに腕を下げてサイドスローに転向した。このように阪神在籍時は潜在能力こそ高く評価されていたが、ケガが多く、一軍では目立った成績を挙げることがなかったため、「未完の大器」とも「ブルペンエース」とも称された。
通称「尚武」と呼ばれる大韓民国国軍体育部隊第1競技隊のサッカー部として部隊創設とともに存在してきた（アマチュア時代及びK2リーグ時代は、単に「尚武」と名乗っていた）。兵役服務中の選手が在籍するというチームの性格上、本来はアマチュアの選手だけに入隊を許可していたが、オリンピックにプロ選手の参加が認められるようになってからはプロの選手も入隊できるようになった。選手は兵役期間である2年間しか在籍せず、外国人選手の在籍も認められていないためチーム力は劣るが、曺宰溱や趙源熙のように他クラブで出場機会のない若手選手などは経験を積むことができるという面もある。また、入団のためにはKリーグの選手である必要があるため、海外クラブに在籍している選手は金聖吉や金正友のように一度他のKリーグのクラブへ移籍してから入団する形をとる。2003年よりKリーグに参加。Kリーグ昇格前は京畿道城南市にある本隊のグラウンドで試合を行った。Kリーグに昇格してからは、それまでサッカークラブが存在しなかった光州広域市とフランチャイズ契約を結び、日韓W杯のため建設された光州ワールドカップ競技場をホームスタジアムとしてきた。光州広域市は2010年に新たに「光州FC」を設立し、尚武とはフランチャイズ契約を更新しなかったことから2011年より尚州市に移転した。ちなみに当初の計画では安養市に移転する予定であったが、諸事情により断念している。この移転に合わせ、これまでのユニホームのカラーリングを「オレンジ・黒」から「赤・白・黒」に変更している。アジアサッカー連盟 (AFC) からは「プロ選手によるクラブチーム」とみなされていないこともあり、現状ではAFCチャンピオンズリーグ (ACL) への出場資格を満たす成績を挙げても参加できない。このことから、2012年9月11日、韓国サッカー連盟は、尚州尚武の2部降格を決めた。ただこの段階では降格先のカテゴリーが「（プロのみの1・2部制導入の場合の）Kリーグの2部」なのか、Nリーグ（現在の2部相当に当たるアマチュアリーグ）なのかは未定だったが、これに反発する形で体育部隊は2日後の9月13日、尚武のKリーグの残りシーズン全試合のボイコットと2013年シーズン以降のKリーグ脱退・アマチュアチームへの移行を発表。その後連盟とクラブとの交渉の結果、クラブを軍から独立させることを条件に2部リーグのKリーグチャレンジに参加することとなった。これに伴い尚武の愛称である「フェニックス」の名が外された。2013年、Kリーグチャレンジで優勝し、江原FCとの入れ替え戦に出場。2戦合計4-2で勝利し、2014年のKリーグクラシックに昇格。しかし2014年の同リーグで最下位となり、1年で再びKリーグチャレンジに降格。2015年のKリーグチャレンジで再び優勝し、再々昇格を果たした。