Сато провозгласил «три безъядерных принципа» Японии, за что и был награждён Нобелевской премией мира 1974 года, которую разделил с ирландским общественно-политическим деятелем Шоном Макбрайдом. Принимая награду, Сато призвал СССР и США к ядерному разоружению. Он также говорил о необходимости заключить международное соглашение о сотрудничестве в мирном использовании энергии атома.
Выбор Сато как Нобелевского лауреата кое-где был встречен с удивлением — многие ставили под сомнение антимилитаризм и миролюбие Сато, одобрившего в 1968 году американские бомбардировки Северного Вьетнама, а также препятствовавшего восстановлению нормальных отношений с Пекином.