千葉県にある宝馬乗馬学校（アニマル・ベジテイション・カレッジの前身）にて兄弟で練習を積んだのち、競馬学校に入学。競馬学校第17期生の同期には難波剛健、田中亮、大庭和弥、小坂忠士らがいる。2001年に騎手免許を取得し、初騎乗は3月3日、中京競馬第1競走のイスズペルルで、10頭立ての10着だった。初勝利は同年3月4日の中京競馬第5競走で、オースミダイモンに騎乗してのものであった。2003年、小倉大賞典にて重賞初勝利。また、オースミハルカとのコンビで3勝を挙げている。同馬では2003年のクイーンステークスでファインモーションを破り、2004年、2005年のエリザベス女王杯で2年連続2着するなどの成績を挙げている。2004年に田島良保調教師の三女と結婚。2006年1月7日、京都競馬第4競走をマイネルオレア号に騎乗して勝利し、JRA通算100勝を達成した。2011年7月9日、函館競馬第4競走をアイムヒアー号に騎乗して勝利し、JRA通算200勝を達成した。2018年3月3日、京都競馬第3競走をヒロノライデン号に騎乗して勝利し、JRA通算300勝を達成した。
ラジオ放送部門（MBSラジオ）を運営している毎日放送では、「上泉雄一の42.195kmつぶやきマラソン」という企画で、上泉が市民マラソンの部のスタートから35km地点付近まで実況。MBSラジオでは、その音声を公式サイト内の特設ページからリアルタイムで配信するとともに、『日曜出勤生ラジオ』（午前中のレギュラー番組）でも音声の一部を流した。ちなみに上泉は、当企画での中継を終了した直後から、前述の特別番組で実況を継続。トミーズ雅とともに、4時間56分01分というタイムで2年連続の完走を果たした。
今作のジャケットのイラストはhaderuやhidekiの飲み友達でもある鳥山明が描いたものであり、「友達だからお金は取れない」という理由で、無償で描いている。
変圧器や開閉装置などを製造する電力会社向けの電気機器メーカー。重電8社（日立製作所、東芝、三菱電機、富士電機、明電舎、ダイヘン、東光高岳、日新電機）の一角。また、中堅重電2社（東光高岳、日新電機）の一角。株式会社高岳製作所と東光電気株式会社の共同株式移転により株式会社東光高岳ホールディングスとして設立された持株会社であったが、2014年4月に高岳製作所と東光電気を吸収合併し事業会社化、現在の商号に改めた。
オーバースローから、最速球速94.9mph（約153km/h）・平均91mph（約146km/h）の2種類の速球 (フォーシーム・ツーシーム) を中心に、平均85mph（約137km/h）のスライダー、平均84mph（約135km/h）のスプリッター、平均77mph（約124km/h）カーブを投げる。メジャー通算の対右被OPSは.724、対左被OPSは.736と左右を苦にしないのも特徴の1つである。
2018年1月11日にホワイトソックスと1年475万ドルで契約を結んだ。シーズンではいずれも4月に先発登板した3試合で4失点以上を喫して敗戦投手となり、12.41と散々だった。その後は右肩を痛めて故障者リスト入りし、7月には回旋筋腱板の手術を受けた。オフの10月29日にFAとなった。
引退後すぐ、パ・リーグ審判部に入局。審判に就任した年齢は遅いが、2005年にはオールスター・日本シリーズにダブル出場を果たすなど、パ・リーグでは出場の多い審判の一人である。　2018年シーズン終了時点で、公式戦2018試合。オールスター4回（1998年、1999年、2005年、2014年。内1998年第1戦で球審）、日本シリーズ6回出場（2000年、2005年、2006年、2008年、2012年、2015年。内2005年第3戦、2008年第6戦、2012年第1戦でそれぞれ球審）している。また、2001年9月26日大阪ドームでの近鉄対オリックス戦（北川博敏が大久保勝信から代打逆転満塁サヨナラリーグ優勝決定弾を放った試合）では球審を務めていた。2009年8月6日に京セラドーム大阪で行われたオリックス対楽天戦の12回表、2死一塁の場面で打者の内村賢介はボテボテの一塁ゴロを打つが、投手と一塁手が緩慢な守備をし、ボールが一塁に到達する前に打者走者の内村は一塁ベースを駆け抜けた。しかし、このプレーをアウトと判定。監督の野村克也、一塁ベースコーチの佐竹学、内村が猛抗議したが判定は覆らなかった。2009年8月12日にＫスタ宮城で行われた楽天対ソフトバンク戦の初回、2死満塁から多村仁の遊ゴロで一塁走者の小久保裕紀が二塁へ滑り込んだプレーをアウトと判定。監督の秋山幸二は制限時間の5分間抗議したが判定は覆らなかった。なお当時楽天監督だった野村は「あれはだれが見てもセーフだ」と発言した。ソフトバンクは13日、この判定を不服として日本プロ野球組織の加藤良三コミッショナーへ意見書を郵送とファクスで提出した。現役末期は眼鏡をかけてプレイしていたが、現在は眼鏡をかけておらず、コンタクトを使用している。フォアボールの際には、一塁方向へ軽く突き出した両手を胸の前に引き寄せて握るジャッジに特徴がある。2007年にパ・リーグ関西審判部主任に就任した。役職名変更により2011年からクルーチーフ、2016年からはクルーチーフを解かれ一般審判員となる。2018年にかつての審判部の最高定年年齢となる58歳を迎えたが、同年シーズンから導入されていた定年延長制度の恩恵に預かる形になり、翌シーズン以降も審判員を継続している。この制度が導入されてからの実際の実施例は佐藤が初めてである。体力と技術面が維持されれば、65歳まで審判員を続けることが可能であるという。2012年7月18日には、ヤフードームで行われたソフトバンク対オリックス戦で球審を務め、現役の審判員としては13人目となる通算1500試合出場を達成した。2018年8月17日、京セラドーム大阪で行われたオリックス対ソフトバンク第16回戦で一塁塁審を務め、通算2000試合出場を達成した。