Il naquit second fils de Satō Nobuyoshi, grand vassal du fief d'Iwamura en Mino, dans la résidence du fief à Hama-chō, à Edo. Les Satō étaient depuis des générations grands vassaux du fief. Son nom personnel était Taira, son nom usuel Sutezō, et Issai était son nom de plume. Bien qu'élevé dans une maison de samouraïs, il se passionna tôt pour l'étude.
Il entra au service du fief d'Iwamura auprès de Norihira, troisième fils du seigneur Matsudaira Norimori. Norihira, d'un âge voisin, aimait l'étude, et les deux jeunes gens auraient discuté savoir en amis. Ce Norihira hérita plus tard de la maison Hayashi, qui dirigeait les études du shogunat, sous le nom de Hayashi Jussai.
Relevé de ses fonctions au bout d'un an environ, il partit pour le Kamigata approfondir ses études. Il suivit des maîtres renommés comme Minagawa Kien à Kyoto et Nakai Chikuzan à Osaka, acquérant un vaste savoir centré sur le néoconfucianisme. Par l'enseignement de Nakai Chikuzan, il se serait aussi intéressé plus tard au Yōmeigaku.
De retour à Edo, il devint l'élève de Hayashi Kanjun, de la maison Hayashi qui dirigeait les études du shogunat. Kanjun mourut bientôt, et quand Norihira, qu'Issai avait servi, fut adopté par les Hayashi sous le nom de Hayashi Jussai, Issai resta son disciple. Relation singulière où un ami de jeunesse devenait le maître.
Très estimé de Jussai pour son savoir, il devint directeur de l'école des Hayashi et forma avec lui de nombreux élèves. On dit qu'il eut trois mille disciples, parmi lesquels beaucoup brillèrent de la fin d'Edo à Meiji, comme Yamada Hōkoku, Sakuma Shōzan, Watanabe Kazan, Yokoi Shōnan et Nakamura Masanao.
Il aurait commencé à rédiger le Genshi-roku, courts textes consignant ses pensées et enseignements. Il le poursuivit plus de quarante ans, jusqu'à sa vieillesse, et l'ensemble, avec trois suites, forme le Genshi Shiroku. On y trouve de nombreuses maximes sur la manière de vivre et d'apprendre.
Le Genshi-roku fut publié et largement lu. Saigō Takamori fit plus tard du Genshi Shiroku son livre de chevet et en recopia de sa main cent un passages. Les paroles d'Issai soutinrent les militants de la fin d'Edo et sont encore lues aujourd'hui.
Lors du Bansha no goku, qui frappa les adeptes du savoir occidental, son disciple Watanabe Kazan fut inculpé. Faute d'avoir clairement défendu Kazan, Issai fut plus tard accusé de ne pas agir selon ses paroles. Homme rigoureux, il portait toujours une montre et était, dit-on, d'une ponctualité stricte.
À la mort de Jussai, il fut nommé lettré officiel de l'académie Shōheizaka, l'école du shogunat, au sommet du savoir officiel. Spécialiste du néoconfucianisme mais versé dans le Yōmeigaku, il fut surnommé par ses pairs « Zhu au-dehors, Wang au-dedans » : fidèle à Zhu Xi en apparence, il portait en lui l'enseignement de Wang Yangming.
Lors des négociations du traité de Kanagawa avec les États-Unis, il assista Hayashi Fukusai, chef de la maison Hayashi. Pourtant, Yoshida Shōin écrivit dans une lettre sa déception de voir les Hayashi et Issai répugner à parler d'affaires militaires et de l'Occident. En ces temps de bouleversements, les avis sur Issai, gardien du savoir traditionnel, étaient partagés.
Il mourut à Edo. Sa tombe se trouve dans un temple de l'actuel Roppongi, à Minato, Tokyo. Longtemps figure majeure du savoir, il forma quelque trois mille disciples, et ses paroles survivent dans le Genshi Shiroku. Ceux qu'il instruisit devinrent une grande force qui fit avancer le Japon de la fin d'Edo à Meiji.
Watanabe KazanYokoi ShōnanSakuma ShōzanSaigō TakamoriYoshida ShōinNakamura Masanao
Kobayashi IssaJippensha IkkuKyokutei BakinTakadaya KaheiHirata AtsutaneZusho HirosatoMamiya RinzōRai San'yō
Personnages de la période Edo ・ Personnages par période
Fondé sur des faits attestés par les manuels et les biographies. Les points incertains sont signalés.