Sano est diplômé de la 18e promotion de l'académie navale impériale du Japon en 1891. Il est classé 20e dans une classe de 61 cadets. Il devient aspirant sur les corvettes Hiei et Musashi. Devenu sous-lieutenant, il est assigné sur la corvette Kohei et les croiseurs Naniwa, Matsushima, Saien, et Tatsuta. Après sa promotion comme lieutenant en 1897, il est envoyé en Chine du Sud durant la révolte des Boxers de 1900-1901. De retour au Japon, il sert sur les croiseurs Izumo et Asama.
À la mort de son père le , il hérite de son titre de comte (hakushaku) selon le système de noblesse kazoku. De 1903 à 1904, il sert comme officier en chef de l'artillerie sur le croiseur Izumi.
En raison du déclenchement de la Première Guerre mondiale, Sano retourne au Japon pour assumer le commandement du croiseur Tsugaru. De 1916 à 1917, il est chef d'État-major du district de garde de Chinkai en Corée. En 1917, il devient capitaine du croiseur Haruna. Il est promu contre-amiral le . Il est envoyé en réserve en .
En 1924, le Japon envoie un contingent complet de 25 scouts au jamboree mondial de 1924 au Danemark. Sano est participant, ayant gagné son badge de bois pendant une course en Angleterre, marquant un grand tournant dans l'histoire du scoutisme japonais. Sano retourne au Japon et fonde sa propre course d'entraînement au lac Yamanaka, près du mont Fuji, appelée Jisshu-sho, et qui existe toujours aujourd'hui, après achèvement de deux courses préliminaires, la Koshu-kai et la Kenshu-kai.
Sano assiste ensuite au jamboree mondial de 1929 en Angleterre et reçoit la médaille du Loup d'argent des mains de Robert Baden-Powell en 1931. Le seul autre Japonais à avoir reçu cette médaille est l'empereur Hirohito. Sano reçoit le titre de « doyen » par l'association scoute du Japon en 1954, et en reçoit le plus haute distinction, la Kijishō, en 1955.
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