โคอิจิ ซาโตะ เริ่มอาชีพทางการแสดงในปี 1980 กับดราม่าทางจอแก้วเรื่อง Zoku Zoku-jiken ปีถัดมา เขาชนะรางวัลนักแสดงหน้าใหม่ยอดเยี่ยมบนเวที Blue Ribbon Awards จากการแสดงในภาพยนตร์เรื่อง Seishun No Mon (1981) ต่อมาจึงรับบทในภาพยนตร์อีกหลายเรื่อง อาทิ Gyoei No Mure (1983) และ Dun Huang (1988) ในปี 1994 เขาคว้ารางวัลทางการแสดงมาได้มากมาย รวมถึงรางวัลใหญ่อย่าง นักแสดงนำชายยอดเยี่ยมในงาน Japanese Academy Prize จากภาพยนตร์ 2 เรื่อง คือ Chushingura Gaiden Yotwuya Kaidan และ Tokarefu
นอกจากนี้ ยังมีผลงานเด่น ๆ อย่าง การแสดงในภาพยนตร์โดยผู้กำกับฯ จุนจิ ซากาโมโต เรื่อง KT (2002) และ Bokoku No Igis, Ah Haru (1998), Mibu Gishinden (2002), Makai Tenshou (2003) และ Uchoten Hotel (2006) โดยผู้กำกับฯ โคยูกิ มิตานิ ก่อนจะคว้ารางวัลนักแสดงนำชายยอดเยี่ยมมาได้อีกครั้งจากการแสดงในภาพยนตร์เรื่อง Yuki Ni Negua Koto ในปี 2006 ทั้งจากเทศกาล Tokyo International Film Festival ครั้งที่ 18 และงาน Mainichi Film Concourse ครั้งที่ 60
