佐藤大樹從小學4年級到初中3年級一直都是學校足球隊成員,他在場上的位置為后衛。2009年,14歲的他因與母親一起去觀看EXILE組合的“EXILELIVETOUR2009THEMONSTER”演唱會而受到影響,憧憬EXILE的MAKIDAI,便開始學習跳舞。2010年,15歲的他進入了EXILE公司旗下的藝能培訓學校EXPG東京校進行學習,并成為學校的特待生。
組合公式照2011年,出演了FUNKYMONKEYBABYS組合的MV《ラブレター》,從而作為演員出道；年末,16歲的他被選為GENERATIONS組合的支援成員,并隨該組合展開了“夢者修行”演出。2012年,作為成員參加了EXILETRIBE的巨蛋巡回演唱會“EXILETRIBELIVETOUR2012～TOWEROFWISH～”；同年,出演了由白濱亞嵐主演的校園劇《SUGARLESS無糖》,這是他參演的首部電視劇。2013年,參演了藤谷太輔主演的校園劇《假面教師》。2014年2月,他參加了EXILE表演者選拔賽“EXILEPERFORMERBATTLEAUDITION”；4月5日,他出演的由MAKIDAI主演的電影《我們的明天》上映,這是他參演的首部電影作品；4月27日,他在日本武道館舉辦的“EXILEPERFORMERBATTLEAUDITION”總決賽中脫穎而出,并以舞蹈表演者身份加入EXILE；9月,隨EXILETRIBE展開“EXILETRIBEPERFECTYEARLIVETOURTOWEROFWISH2014?THEREVOLUTION?”巨蛋巡回演唱會；同年,參演了由松本利夫主演的電視劇《Binta～律師事務員箕輪用愛解決一切～》；12月31日,隨組合參加第65屆NHK紅白歌會,這是他在紅白歌會中的首次登場。佐藤大樹2015年3月25日,隨組合推出EXILE“第四章”的首張專輯《19-RoadtoAMAZINGWORLD-》；4月19日,他參演的由TAKAHIRO主演的日本電視臺系列電視劇《狂野英雄》播出,在劇中飾演高中生里島透；9月11日,其所在組合的第四次巨蛋巡回演唱會“EXILELIVETOUR2015‘AMAZINGWORLD’”拉開帷幕；10月21日,EXILETRIBE全員主演的熱血動作劇《熱血街區》播出,佐藤大樹在劇中飾演了山王聯合會的千晴。2016年4月,出演電視劇《熱血街區2》；7月16日,其參演的動作片《熱血街區電影版》上映；7月22日,隨組合參加《HiGH&LOW》項目主題的巨蛋巡回演唱會“HiGH&LOWTHELIVE”；10月,出演了由TAKAHIRO,登坂廣臣,齋藤工主演的電影《熱血街區電影版2：紅雨篇》；12月29日,FANTASTICS組合成立,佐藤大樹與世界共同擔任該組合的隊長和舞蹈表演者。佐藤大樹2017年2月13日,隨FANTASTICS展開“武者修行”演出,并在14個城市舉行了50場公演；6月,佐藤大樹主演的個人首臺舞臺劇《錆色護甲》開演,他在舞臺劇中飾演主人公孫一；8月11日,佐藤大樹與山下健二郎,佐藤寬太共同主演的網絡喜劇短劇《熱血街區：DTC》在Hulu網播出；同年,出演了電影《熱血街區電影版2：天空盡頭》；11月11日,其參演的電影《熱血街區電影版3：終極任務》上映。2018年4月,隨FANTASTICS展開“夢者修行FANTASTIC9”演出；同年,出演了由櫻井日奈子和吉沢亮主演的校園愛情片《橘子醬男孩》,在劇中飾演女主人公的青梅竹馬須王銀太；8月1日,其參演的由竹內涼真與濱邊美波主演的校園愛情片《君主！先發制人》上映,他在片中飾演了女主人公的青梅竹馬澤田虎竹；9月15日,隨EXILE展開第五次巨蛋巡回演唱會“EXILELIVETOUR2018-2019‘STAROFWISH’”；9月28日,佐藤大樹與山下健二郎,佐藤寬太共同主演的喜劇片《DTC-溫泉純情篇-from熱血街區》上映,他在片中飾演山王聯合會“DTC”中的“C”千晴；12月5日,隨FANTASTICSfromEXILETRIBE發行出道單曲《OVERDRIVE》。佐藤大樹2019年2月25日,隨FANTASTICSfromEXILETRIBE獲得了“第33屆日本金唱片大獎”年度最佳新人獎；4月5日,佐藤大樹與福原遙共同主演的校園愛情片《四月的你,角宿星》上映；6月,他主演的舞臺劇《錆色護甲-繋ぐ-》開演；同年,主演短篇電影《那個瞬間,我很想哭-CINEMAFIGHTERSproject-》其中的《魔女に焦がれて》篇,該電影是LDH和國際短片電影節“SSFF&ASIA”合作項目《CINEMAFIGHTERSproject》的第三彈；7月4日至7月7日,隨FANTASTICS參與EXILETRIBE次世代“Jr.EXILE”的演唱會“BATTLEOFTOKYO?ENTERTHEJr.EXILE?”；同年,出演電視劇《熱血街區極惡王：O篇章》；9月24日,與佐野玲于共同出演朗讀劇《想再一次和你跳舞》；10月4日,他參演的動作片《熱血街區電影版：極惡王》上映；10月11日,隨FANTASTICS展開首次巡回演唱會“FANTASTICSSOUNDDRAMA2019FANTASTICNINE”,該演唱會融合了舞臺劇的表演形式；12月31日,隨組合參加LDH跨年演唱會“LDHPERFECTYEAR2020COUNTDOWNLIVE2019??2020‘RISING’”。2020年1月12日,隨EXILE受邀前往中國臺灣錄制《2020超級巨星紅白藝能大賞》；1月25日,發售個人首本寫真集《STEPBYSTEP》；1月19日,隨EXILE展開巨蛋巡回演唱會“EXILEPERFECTLIVE2001??2020”；8月29日,其出演的由白石圣主演的恐怖劇《恐怖新聞》播出,在劇中飾演主人公的戀人,自由職業者松田勇介；10月2日,與橋本環奈共同主演的校園愛情片《小說之神》上映,該片改編自相澤沙呼的同名小說,他在劇中飾演不賣座的高中生小說家千谷一也；10月9日,隨FANTASTICS共同主演的情景喜劇《MANNEQUINNIGHTFEVER》播出,在劇中飾演為了成為人類而努力的人體模型“總結”。2022年1月,佐藤大樹參與配音的動畫《銹色鎧甲-黎明-》播出,在片中為主角孫一配音；2月16日,佐藤大樹與見上愛共同主演的愛情劇《liar》播出,在劇中飾演業績優秀,但直言不諱的商社職員市川一哉。3月1日,佐藤大樹參演日劇《一個墜入愛河的人~司湯達的戀愛論~》,飾演聰子圖書館的后輩村石琢磨。2023年7月8日,參演的電視劇《around1,4》播出。
佐藤大樹的寵物—墨西哥蠑螈興趣愛好佐藤大樹的興趣是踢足球,看電影和看魚,他喜歡魚和水邊生活的生物,平時會去水族館,在家里養了16條金魚,4只墨西哥鈍口螈,還養了烏龜。確診新冠2020年11月30日,佐藤大樹的工作相關人員出現了發熱癥狀,佐藤大樹本人雖然沒有發燒等癥狀,但依然接受了核酸檢測；12月1日,核酸檢測結果呈陽性,隨后開始接受治療,在家中療養；12月15日,再次接受檢測,檢測結果呈陰性。
作為FANTASTICSfromEXILETRIBE組合隊長的佐藤大樹非常穩重,他在EXILE里是個容易被“欺負”和活躍氣氛的角色,但回到FANTASTICS中就會一下子變得像領導一樣認真。他像太陽一樣平靜而陽光,非常會為周圍的事情考慮。他是FANTASTICS中的總結角色,總是代表團體發言的他非常值得尊敬,他也有自己獨特的領導性。他也是像連接FANTASTICS這個隊伍和EXILETRIBE世間之間的管子一樣的,是非常重要的存在。作為FANTASTICS的兩個隊長之一,和成員年齡更相仿的他與成員的距離很近。佐藤大樹擁有作為演員的帥氣臉龐,像是從漫畫中走出的男孩子。他有著能讓同性也喜愛他的魅力,以及與生俱來的新鮮感和純粹感,是個非常清爽的男孩,所以非常適合電影《君主！先發制人》中虎竹這個角色。他看上去給人一種老實安靜的印象,實際上相反,是個從精神上帶動大家的氣氛制造者。在電影《橘子醬男孩》中,他表現出了滿滿的青春氣息。