En 2001 entró a formar parte de BAR como piloto probador. La experiencia conseguida a lo largo de ese año le vale un asiento en Jordan para 2002, para quien logró dos puntos en el GP de Japón, el que ese año servía de cierre a la temporada. De vuelta a BAR para volver a ser probador, se encontró con la oportunidad de volver a correr en el GP de Japón debido al bajo rendimiento de Jacques Villeneuve (seis puntos en 15 grandes premios): Taku logra puntuar de nuevo en el GP de su país al acabar en un buen sexto puesto.

2004 fue un gran año para el nipón. Consigue un volante titular en BAR y 34 puntos al final del Mundial (puntuó en nueve de los trece partidos que logró terminar), incluyendo su primer podio al quedar tercero en el GP de EE UU por detrás de los Ferraris de Schumacher y Barrichello. Su conducción agresiva, casi violenta, le sirvió para conertirse en el centro de las miradas de muchos sectores del público.

La siguiente temporada fue un suplicio para BAR en general y para Sato en particular. Después de un mal inicio de temporada, se vio descalificado en el Gran Premio de San Marino y excluido para los dos siguientes GPs a raiz de que los comisarios descubriesen un depósito de combustible secreto en su monoplaza y en el de Button. Sato sigue conduciendo como el año anterior, pero el coche no responde y sólo consigue quedar octavo en el GP de Hungría. Además, en el GP de Japón también fue descalificado por provocar el accidente que dejó fuera de carrera a Jarno Trulli.

Con la compra de BAR por Honda, Sato no encontró el apoyo que esperaba de una marca de su propio país, por lo que tuvo que irse al recién creado SuperAguri donde sufrió para mantenerse al nivel de los Midland.

2007 se presenta como una oportunidad para que Taku vuelva a ganarse la confianza de los equipos de media tabla para poder optar a luchar por los puntos.