Romain Sato joue au lycée Dayton Christian à Dayton dans l'Ohio. Il rejoint ensuite l'université Xavier et l'équipe des Musketeers de Xavier. Il est sélectionné par les Spurs de San Antonio lors de la draft 2004, mais ne dispute pas un seul match avec l'équipe texane et est évincé le . Sato rejoint l'équipe de Sicc Cucine Jesi dans la deuxième division italienne[1]. Il finit deuxième meilleur marqueur de la saison 2005-2006, avec 25,5 points par match et 7,5 rebonds par match, puis il termine la saison au FC Barcelone pour les playoffs de la Liga ACB 2006[2]. Sato retourne en Italie en LegA au Montepaschi Siena pour la saison 2006–07 et remporte trois titres consécutifs de champions d'Italie en 2007, 2008 et 2009[3]. il est nommé MVP du championnat italien en 2010[4].
En , il signe un contrat de trois ans et 5,5 millions d'euros[5] avec le Panathinaïkos. En , Sato signe un contrat de deux ans avec Fenerbahçe Ülker, qui évolue en première division turque.
