În ciuda unui an anterior puternic, el a reușit doar al șaselea la maratonul de test Good Luck Beijing (cu un timp de 2:23:50 ore) și a fost ultimul alergător care a terminat în maratonul olimpic din 2008, care i-a luat 2:41:08 ore pentru a finaliza cursul. În 2009 a fost vice-campion la Campionatul Japonez de Jumătate de Maraton cu un timp de 1:01:29 ore (al doilea cel mai bun din cariera sa) și a fost al optulea la Maratonul din Londra din 2009 cu un timp de 2:09:16 ore. El a fost cel mai bun jucător non-african la maraton la Campionatele Mondiale de Atletism din 2009, ocupând locul șaselea în clasament. A alergat la Campionatul Mondial de Jumătate de Maraton al IAAF 2009
, dar a reușit doar locul 32 în general. Sato a fost cel mai rapid la etapa de 10 km a cursei internaționale Chiba Ekiden și a ajutat Japonia să câștige titlul în evenimentul de releu ekiden.