Takeru Satoh trabajó brevemente como actor infantil, apareciendo en comerciales y revistas. Después de ponerle pausa a su carrera, se graduó de Koshigaya Kita High School, Saitama en 2007 y volvió a actuar, apareciendo como estrella invitada en Shinigami no Ballad. Ganó popularidad en la decimoséptima entrega de la serie Kamen Rider (2008) como Ryotaro Nogami, papel que repitió en subsecuentes entregas de las saga, siendo la última Kamen Raidâ Heisei Jenerêshonzu Forever (2018). En los siguientes dos años, Satoh protagonizó o apareció como invitado en programas de televisión, además de dar vida a Yuya Okada en el galardonado drama de TBS Rookies (2009). Protagonizó como Himura Kenshin en una adaptación cinematográfica de acción en vivo de la serie de manga Rurouni Kenshin (2012), y en las secuelas que se estrenaron en años siguientes. En 2021 prestó su voz para el personaje de Ryo en Belle, la nueva película de Mamoru Hosoda.