佐佐木藏之介出生于京都一个经营着“佐佐木酒造”的家庭。1988年，自洛南高中毕业，进入东京农业大学农业酿造科，之后毕业于神户大学农学部。1990年，进入惑星ピスタチオ剧团引。
1999年，佐佐木藏之介首次主演剧情电视剧《恐怖童话：爱丽丝梦游仙境》，饰演一位公司职员。
2004年，与天海祐希等合作主演家庭情感剧《最后的礼物》，饰演工薪族父亲小田聪。
2006年，主演喜剧电影《间宫兄弟》，饰演在啤酒厂当试酒员的哥哥明信；同年，搭档草剪刚、香里奈主演都市电视剧《我脚下之路》，饰演怕老婆的上班族哥哥秀治；同年，出演医疗题材电视剧《医龙》，饰演有良心的内科医生藤吉圭介。
2007年，出演都市电视剧《料理新鲜人》，饰演尽善尽美主义者副厨师长桑原敦；同年，与妻夫木聪、夏木麻里合作主演奇幻喜剧电影《凭神》；同年，与坂口宪二等合作出演电视剧《医龙2》。
2008年，出演校园奇幻喜剧《鹿男与美丽的奈良》，饰演美术老师福原重久；同年，与观月亚里莎等合作主演社会题材电视剧《齐藤太太》；同年，搭档市原隼人等主演青春喜剧电影《我们与驻在先生的700日战争》，饰演无气概的当地警察驻在。
2009年，出演悬疑电视剧《迷离三角》；同年，搭档长泽雅美主演爱情电影《群青：爱已沉没的海的颜色》；同年，主演刑侦电视剧《神南署安积班》；同年，出演商战电视剧《不毛地带》。
2010年，搭档中村俊介主演《神南署安积班2》；同年，与志田未来合作主演都市奇幻剧《秘密》，扮演与灵魂是妻子的女儿藻奈美相处的父亲平介。
2012年，主演《神南署安积班》系列第五部《警视厅安积班》；同年，与长泽雅美、小栗旬合作主演剧情电影《岳：冰峰救援》，饰演救援队队长野田正人。
2014年，出演推理电影《所罗门的伪证》中主人公藤野凉子的父亲；同年，主演本木克英执导的喜剧电影《超高速！参勤交代》，扮演一位江户时代的汤长谷藩藩主。
2015年，搭档永作博美主演喜剧电影《夫妇日记》，在片中饰演丈夫清水。
2016年，出演喜剧电影《超高速！参勤交代：归来》，饰演藩主内藤政醇。同年，参演竞技题材的电影《三月的狮子》，饰演一位著名棋手。同年，参演推理题材电影《破门》，饰演私吞电影经费潜逃的桑原。同年，在现代科幻电影《美丽之星》里出演神秘律师秘书黑木克己。
2017年2月，与中井贵一共同主演喜剧电影《谎话连篇》，在片中饰演一名陶艺家；同年9月，参演医疗电视剧《产科医鸿鸟2》，饰演主人公的老师——在产科医生稀缺的小岛担任综合医生的荻岛胜秀；11月，与龟梨和也等合作拍摄犯罪悬疑电视剧《FINALCUT》，饰演掌握很多情报的警视厅新宿中央署副署长高田清一郎；同月，与天海佑希共同主演历史言情电视剧《培养天才的妻子~世界公认数学家与妻子的爱~》，饰演一位罕见的天才数学家冈洁。
2018年，与西岛秀俊合作拍摄战争假想电影《航母伊吹》；同年7月，与中山美穗、黑木瞳合作主演爱情电视剧《黄昏流星群》，饰演一直很努力工作、遭遇左迁的银行分行行长泷泽完治。2018年11月，出演长久允执导的音乐成长长篇电影《WEARELITTLEZOMBIES》。
2019年10月7日，主演的悬疑推理剧《夏洛克：未叙之章》播出。
2020年，出演历史战争电影《峠》，饰演继之助的盟友、最好的商谈对象小山良运。1月17日，参演电影《记忆屋~不会忘记你~》上映。
日本电影学院奖
其他奖项
佐佐木藏之介与志田未来两位演员都是演技派；他与永作博美都是可以让观众心情好起来的演员。两个人的演技充满真情实感，将《夫妻日记》中感人的夫妻情演绎得淋漓尽致。
佐佐木藏之介参演过《王牌男公关》《夫妇日记》《医龙》《大奥》等日剧，总是以翩翩公子的文弱形象出现，《破门》中颠覆形象出演了十分张狂的黑社会角色。
佐佐木藏之介被称为“黄金单身汉最后的堡垒”，是30至40岁左右的女性所认为“最后的碉堡”“人类最后的希望”。
