中学生の頃に事務所に原宿でスカウトをされ、女優としてのレッスンを受けました。そして2001年に人気テレビドラマ「３年Ｂ組金八先生」の第6シリーズで女優デビューを果たしました。

この第6シリーズには上戸彩さんや斉藤祥太さん、本仮屋ユイカさん、平愛梨さん、増田貴久さん、加藤成亮さん、中尾昭明慶さんなど今でも第一線で活躍されている俳優さんや女優さんが多く出演していたシリーズでした。

2001年のデビュー後は2003年の「腫れどきドキ晴れ」や2004年の「砂の器」、2005年の「H2～君といた日々～」「花より団子」、2006年の「タイヨウのうた」など数多くの人気ドラマに出演しています。

2007年の連続テレビ小説の「ちりとてちん」ではヒロインと同姓同名の役柄を演じ多くの注目を集めました。その後は映画や舞台など多くの作品で女優として活躍されています。
現在は女優業の傍らで「kirei note」でコーヒーをテーマに執筆するなど、コラムニストでもあるようです。

佐藤めぐみさんは父・母・本人の3人家族で一人っ子です。両親とは仲が良く、父親と呑みに行ったり、母親とは食事に出かけたりするそうです。

高校在学中の佐藤めぐみさんは「勉強があまり好きではなかった」とインタビューで答えています。高校は東京都立八潮高校で1918年開港の都立高校で弓道部が強豪の高校です。多くの芸能人がこの高校の卒業生です。中学校時代にスカウトされて芸能事務所に所属をしているので高校時代は3年通して芸能活動をしていました。

その後2002年の高校3年生の時に「日テレジェニック2002」に選ばれグラビアアイドルとしても活動を始め、写真集を発売しました。そして2002年に行われた「日韓ワールドカップ」のサポーターガールも務めています。

当時の佐藤めぐみさんは2001年なので高校2年生となります。デビュー作品でいきなりのマドンナの赤嶺繭子役に大抜擢され、当時「あのかわいい子は誰だ」ととても人気が上がったそうです。上戸彩さんをはじめ、現在も大人気な俳優さんが多く出演していた第6シリーズでマドンナ役を演じるという事で本人も当時はとても緊張していたそうです。

佐藤めぐみさんが出演していたドラマは下記の通りです。
・2001年　3年Ｂ組金八先生
・2003年　白い影
・2003年　最後の弁護人
・2003年　真夜中の少女MAYA
・2003年　FNS27時間テレビスペシャルドラマ「海のオルゴール」
・2003年　ワルシャワの秋
・2004年　砂の器
・2004年　ほんとにあった怖い話「供養の礼」
・2005年　H2～君といた夏～
・2005年　花より団子
・2006年　一週間の恋
・2006年　夜王～YAOH～
・2006年　ある愛の詩
・2006年　タイヨウのうた
・2007年　花より団子2（リターンズ）

・2007年　砂時計
・2007年　連続テレビ小説「ちりとてちん」
・2008年　ルパンの消息
・2008年　サラリーマン金太郎
・2009年　遥かなる絆
・2010年　FACE MAKER
・2011年　謎解きはディナーの後で
・2011年　ビート
・2013年　妻は、くノ一
・2013年　彼岸島
・2014年　チーム・バチスタ4螺鈿迷宮
・2014年　相棒season13
・2015年　フラガールと犬のチョコ
・2016年　山女日記～女たちは頂を目指して～
・2017年　貴族探偵
・2018年　新・ミナミの帝王
・2018年　正義のセ
・2018年　忘却のサチコ
・2019年　家売るオンナの逆襲
・2019年　ラジエーションハウス～放射線科の診断レポート～
・2020年　アンサング・シンデレラ
・2021年　ラブファントム
・2022年　拾われた男　Lost Man Found
上記のように数多くの人気ドラマに出演しています。話題作に多く出演していてとても実力派な女優さんですね。

佐藤めぐみさんが出演した映画は主に下記の通りです。
・2004年　ウイニング・パス
・2004年　銀のエンゼル
・2005年　恋は五・七・五！
・2005年　ガラスの使徒（つかい）
・2006年　天使
・2006年　ピーナッツ
・2006年　ラブサイコ赤のホラー 二人の女
・2006年　青春☆金属バット
・2007年　エクステ