Sattelberger ist Diplom-Betriebswirt (Duale Hochschule). Ab 1975 war er in der Direktion Zentrale Bildung von Daimler-Benz in Stuttgart tätig. 1982 wechselte er zur Konzerntochter MTU, wo er unter anderem für die Führungskräfte-Entwicklung zuständig war, bis er 1988 zur Muttergesellschaft zurückkehrte; dort wurde er 1989 Leiter Education & Management Development der damaligen Daimler-Benz Aerospace AG (DASA). 1994 wechselte er als Leiter Konzern-Führungskräfte und Personalentwicklung zur Deutschen Lufthansa in Frankfurt am Main und gründete dort mit der Lufthansa School of Business die erste Corporate University in Deutschland. Mit seiner Berufung in den Vorstand des Passagiergeschäfts im Jahr 1999 nahm Sattelberger erstmals eine Linienverantwortung wahr. 2003 ging er als Personalvorstand und Arbeitsdirektor zu Continental nach Hannover und 2007 in gleicher Funktion zur Deutschen Telekom in Bonn; dort blieb er bis 2012.[6]
Sattelberger hat sich als Verfechter des Diversity Managements profiliert und gilt als Initiator der 30-%-Frauenquote im Vorstand der Telekom.[7] Er kritisierte 2012 geschlossene Systeme in Konzernen und in der Gesellschaft und die damit verbundene Chancenungleichheit und Talentausgrenzung.[8] Er gilt (Stand 2012) als Kritiker der MBA-Ausbildung nach amerikanischem Vorbild.[9]
Seit 2015 ist Sattelberger Mitglied der FDP.[19] Am 1. September 2016 wurde er von seiner Partei als Direktkandidat zur Bundestagswahl 2017 im Wahlkreis München–Süd aufgestellt[20], erhielt dort 9,1 % der Stimmen und zog über den Landeslistenplatz fünf der FDP Bayern in den 19. Deutschen Bundestag ein.[21][22] Seit seinem Eintritt spendet Thomas Sattelberger regelmäßig an die FDP. Die Spendenbeiträge beliefen sich in den Jahren 2017 bis 2019 jeweils auf 87.250 Euro[23], 15.650 Euro[24] und 24.802 Euro[25]. Bei der Bundestagswahl 2021 gelang ihm der Einzug in den 20. Deutschen Bundestag über Platz 5 der Landesliste.[26] Am 1. August 2022 legte er sein Bundestagsmandat nieder. Für ihn rückte Nils Gründer nach.
Ab dem 8. Dezember 2021 war er Parlamentarischer Staatssekretär bei der Bundesministerin für Bildung und Forschung, Bettina Stark-Watzinger. Am 28. Januar 2022 wurde er zudem zum Beauftragten für Transfer und Ausgründungen aus der Wissenschaft ernannt. Am 20. Mai 2022 kündigte er „aus gesundheitlichen und privaten Gründen“ den Rücktritt von diesen Ämtern an; die Entlassung erfolgte schließlich am 3. Juni 2022. Am 1. August 2022 legte er auch sein Bundestagsmandat nieder.[30] Im Amt des Parlamentarischen Staatssekretärs folgte ihm Mario Brandenburg nach.
Publizistische Tätigkeit
Von der Fachzeitschrift Personalmagazin wurde er bis 2011 fünfmal in ihre Liste der „40 führenden Köpfe im Personalwesen“ aufgenommen[31] und anschließend in die Hall of Fame. In dem Film Alphabet (2013) wurde er als Telekom-Personalvorstand von Erwin Wagenhofer interviewt. Im Juni 2016 erhielt Sattelberger die Ehrendoktorwürde (Dr. rer. pol. h. c.) der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsrecht der Universität Siegen.[32] Sattelberger war von 2007 bis 2014 Mitherausgeber des Gesellschaftsmagazins Revue – Magazine for the Next Society[33], hat mehrere Bücher geschrieben und ist seit 2013 Kolumnist beim Manager Magazin.[34]