Asıl adı "Mustafa Sâtı' el-Husrî" olan Sâtı Bey, San'a'da doğdu. Zaptiye Nezareti tahkik memuru Muhammed Hilal Efendi'nin oğludur. İlköğrenimini babasının görevi sebebiyle bulunduğu Anadolu ve Hicaz'daki medreselerde gördü. 1896 yılında Mekteb-i Mülkiye'nin idâdî bölümünü bitirdikten sonra, aynı okulun âlî kısmına girdi. 1900 yılında buradan mezun oldu. Aynı yıl Yanya İdâdîsi'ne öğretmen olarak atandı. Yine aynı yerde maiyet memurluğu stajını yaparak kaymakam oldu. 1908 yılında İstanbul'a döndüğünde ağabeyi Bedîî Nûri ile birlikte Envâr-ı Ulûm dergisini çıkardı. Dönemin önde gelen süreli yayınlarında eğitim, sosyoloji, psikoloji, siyaset, felsefe, etnoloji, antropoloji vb. konulu pek çok makale yayımladı. 1908'de Dârülmuallimîn'de tabîiyat muallim muavinliği, terbiye muallimliği görevlerinde bulundu. Aynı tarihlerde eş zamanlı olarak Mülkiye Mektebi'nde etnografya derslerine girdi. 1909-1912 yılları arasında Dârülmuallimîn'de müdürlük görevini üstlendi. 1912 yılında buradan istifa etti. 5 Ekim 1913 tarihinde Darüşşafaka müdürlüğüne atandı. Bu görevinden Nisan 1914'te ayrıldı. Terbiye Mecmuası adıyla çıkardığı eğitim dergisinde dönemin tanınmış eğitimcilerini buluşturdu. 1915 yılında Yeni Mektep adlı bir okul kurdu. Nitelikli mürebbiyeler yetiştirmek maksadıyla Dârütterbiye'yi açtı. Mütareke döneminin başlamasının ardından Temmuz 1919'da Suriye'ye yerleşti. Burada Eğitim bakanlığı yaptı. 1920'de Irak'a geçti ve Millî Eğitim bakanlığı dahil olmak üzere uzun yıllar eğitim hizmetlerinde bulundu. Bir süre Kahire'de kaldı, 1921'de Bağdat'a giden Sâtı Bey 1923-1927 yılları arasında Eğitim genel müdürlüğü, 1927-1931 yılları arasında Dârülmuallimîn'de hocalık, 1931'de Eğitim başmüfettişliği, 1932-1935 yılları arasında Bağdat Üniversitesi Hukuk Fakültesi'nde dekanlık ve 1936-1941 yılları arasında Eski Eserler genel müdürlüğü yaptı.

1941-1944 yıllarını Beyrut'ta geçirdi. Burada iken kendisini fikrî açıdan çok etkileyen İbn Haldun üzerine araştırmalarda bulundu. 1944-1947 yılları arasında Suriye Maarif Vezareti Fen müsteşarlığı görevini üstlendi. 1947'de Kahire'ye geçti ve burada Kahire Yüksek Eğitim Enstitüsü'nde hocalık yaptı. 1953'te Yüksek Araboloji Enstitüsü müdürlüğü ve Arap Milliyetçiliği Kürsüsü profesörlüğünde bulundu; 1958'de emekliye ayrıldı. Türkiye'deki eserlerinin yanı sıra Arap memleketlerinde de zengin bir yayın faaliyeti olan Sâtı Bey, 1968 yılında Bağdat'ta vefat etti.

Türkiye'de yaşadığı dönemde, Türk eğitim tarihinde iz bırakacak yeniliklere imza atmıştır. Bir dönem müdürlük yaptığı İstanbul Dârülmuallimîni'nde (1909-1912) başlattığı reform hareketi, Türkiye'de modern pedagojinin gelişimine büyük katkı sağlamıştır. Mekteb-i Mülkiye'de geçirdiği öğrencilik hayatının, ilerleyen yıllardaki eğitimcilik yaşantısına rehber olduğunu düşünen Sâtı Bey, Dârülmuallimîn'i yeni baştan tesis ederken; iyi bir okul için her şeyden önce iyi bir manevi muhit oluşturmak gerektiğine inanmıştır. Ona göre iyi okullar, iyi cemiyetler gibi iyi ananelere sahip olan, düzenleri kâğıtlar üstünde ve dudaklar arasında değil; çevrede, hayatta ve ruhta bulunan okullardır. Yarınki Osmanlılığın bugünkü mekteplerde hazırlanacağı görüşünde olan Sâtı Bey'e göre derslerin ruhu öğretimden çok eğitime yönelik olmalıdır.  

Sâtı Bey döneminde Dârülmuallimîn'in öğretmen kadrosu değiştirilmiş; İsmail Hakkı, Muallim Cevdet, Harun Reşid gibi genç simalar kurumda göreve başlamışlardır. Pedagoji öğrenimi için gençler Avrupa'ya gönderilmiş ve böylece İstanbul Dârülmuallimîni yeni Türk pedagojisinin beşiği olmuştur.

Sâtı Bey'in müdürlüğü zamanında Dârülmuallimîn içinde ilk defa bir Tatbikat Mektebi kurulmuş ve mektebin müdürlüğüne İhsan Bey (Sungu) getirilmiştir.

Beden eğitimi, müzik ve el işi derslerine büyük önem verilmesi, kırlarda fennî gezintiler, müzede ders, kültürel geziler, Sâtı Bey dönemine ait yenilikçi uygulamalardandır. Sâtı Bey gerek Dârülmuallimîn'de gerekse mekteb-i ibtidâiye, rüştiye ve idâdiyede çocukların ve gençlerin bedenlerinin yıprandığını görerek Dârülmuallimîn'e terbiye-yi bedeniye (beden eğitimi) derslerini koymuştur.

Öğretim ve yazı dilinin sade olmadığını ve çocuklar tarafından anlaşılamadığını görerek, etkisi kapsamlı olacak tarzda çocuk edebiyatı tesis etmiş ve bu planda manzumeler çevirmesi ve yazması için Ali Ulvi Bey'i teşvik etmiştir. Kısa bir dönem Dârülmuallimîn'de edebiyat dersine giren Tevfik Fikret, çocuk edebiyatı konusunda Sâtı Bey'le birlikte çalışmış ve onun ricasıyla Dârülmuallimîn Marşı'nı kaleme almıştır. ("Küçük Asker", "Karınca ile Ağustos Böceği" manzumelerini çocukların anlayabileceği bir dilde yazan Tevfik Fikret'tir).

Okulların genelinde hiçbir yeri olmayan "el işleri"ni bütün okullara dahil etmeyi başararak müfredatta yer almasını sağlayan Sâtı Bey olmuştur. El işlerinin irade ve hisler üzerindeki etkilerine ve ilköğretimdeki faydalarına inanmış, evlerde çocukları eğlendirmek için yaptırılan kâğıttan oyma, kayık, yelpaze, sineklik gibi el işleri geleneğinin Dârülmuallimîn'e de girdiğinden övgüyle söz etmiştir. Bu âdetlerin okullarda yaygınlaşarak tamamen terbiyevî hale gelmesini isteyen Sâtı Bey, Tedrîsât-ı İbtidâiye Mecmuası'nın uygulama kısmında kendisine ait kil ve mukavva çalışmaları ile diğer öğretmenlerin el işi derslerini içeren ders numuneleri yayımlamıştır. Ayrıca 1914 yılında kendisinin kurduğu Terbiye Mecmuası'nda "el işleri"ne ayrı bir bölüm ayırmıştır.

Daha önce abideler, fabrikalar, camiler, müzeler gibi yerlerin öğrenciler tarafından ziyaret edilmesi uygulaması bulunmazken, onun döneminde öğrencilere sık sık eğitsel amaçlı geziler düzenlenmiştir. Sâtı Bey'in müdürlüğü döneminde Dârülmuallimîn'in içinde ilk defa bir okul müzesi kurulmuştur (Dârülmuallimîn Müzesi ve Kütüphanesi). 1910 yılında Maarif Nazırı Emrullah Efendi'ye "Müzeler Hakkında" bir layiha sunmuş; Batı'daki okul müzelerini ve Türkiye'deki müzecilik anlayışını değerlendirmiştir. Çağdaş ülkelerin hemen hepsinde okul müzeleri bulunduğunu söyleyen Sâtı Bey, Dârülmuallimîn'de kurduğu müzede gelişmiş ülkelerin okullarında gördüğü bu oluşumlardan etkilenmiştir. 

Bir dönem Emrullah Efendi ile arasında "tûbâ ağacı kuramı" tartışma konusu olmuştur. Emrullah Efendi'nin, "İlim tûbâ ağacına benzer; bu sebeple eğitimde yapılacak reformlara yükseköğretimden başlamak gerekir" fikrine karşı çıkmış ve ıslahata ilköğretimden başlamak gerektiği fikrini savunmuştur. Emrullah Efendi'nin ölümünden sonra bu mevzu Sâtı Bey ve Ziya Gökalp arasında tartışılmaya devam etmiştir. Çürük bir temele dayanan yüksek öğretimin hiçbir zaman gelişemeyeceğini düşünen Sâtı Bey, maarifte yapılacak esas ıslahata, temelden başlamak gerektiğini söylemiştir. Ziya Gökalp ile arasında, "Eğitimde ıslahata nereden başlamalı?" hususu dışında, okullardaki ödül ve ceza uygulaması da tartışma konusu olmuştur. Sâtı Bey'e göre disiplin, başarı ya da başarısızlık bir vicdan meselesidir. Öğretmenler ve idareciler bu bilinçle hareket ederek, öğrencilerin eğitiminde başarı sağlamak için öncelikle onların seciyeleri hakkında bilgi sahibi olmalıdır. Bir hekim hastasının rahatsızlığını teşhis edip nasıl ona göre tedbir alıyorsa, öğretmen de öğrencisinin seciyesini bilip ona göre gerekli tedbiri almalıdır.

Ezberciliğin eğitimin en büyük yaralarından biri olduğunu düşünmüş, uygulamalı eğitime büyük önem vermiştir. Sâtı Bey'in Dârülmuallimîn'de uyguladığı "usûl-i tekşif ve tedrîs-i âyânî" yöntemleri, meşrutiyet pedagojisi için devrim niteliğindeydi. Mesela coğrafya derslerinde harita, tablo ve resim göstermek; eşya dersinde maddi numuneler kullanmak tedrîs-i âyânî yönteminin göstergeleriydi.

İlmî hizmetlerinden biri de talebelere fennî alfabe öğretmesidir. Dönemin eğitim öğretim anlayışında alfabe öğretimindeki eksiklikleri ve yanlışlıkları tespit ederek, öncelikli olarak yapılması gerekenleri ortaya koymuştur. Türkçe harflerin öğretimine ilişkin; Türkçe harfler şeklinde kâğıt ve mukavva kestirmek, şeritler hazırlamak gibi yöntemler geliştirmiştir. Hüsnühat dersi öğretmeni Hakkı ve el işleri öğretmeni Artin beyleri bu iş için görevlendirmiştir. Sâtı Bey, Avrupa'da harflerin şekilleri gösterilirken birçok vasıtadan istifade edildiğini; alfabedeki harfleri gösteren bisküvilerin, oyuncakların, levhaların, resimli kitap ve albümlerin alfabe öğretiminde yararlanılan kaynaklardan olduğunu önemle vurgulamıştır.

Dârülmuallimîn bünyesinde konferanslar düzenleyerek mevcut öğrencilerin ve öğretmenlerin yanı sıra eski mezunların da eğitim öğretimdeki yeni gelişmelerden haberdar olmalarını sağlamıştır. Öğretmenlerin bütün ilgilerini okuldaki işlerine verebilmeleri için geçimlerini sağlayabilecek düzeyde maaş sağlanmasına büyük ilgi göstermiş; çalışma arkadaşlarının yarım kadrolarını tam kadroya dönüştürmüştür. Aynı düşünce doğrultusunda Dârülmuallimîn'i leylî (yatılı) olarak genişletmiştir. Onun için öğretmenlik mesleği her şeyden farklı ve önemlidir. Öğretmenler ilk defa onun tarafından orduya benzetilmiştir. Onlara sürekli olarak muallim ordusunun birer neferi oldukları bilincini aşılamaya çalışmıştır.

İstanbul Dârülmuallimîni, diğer öğretmen okullarına da örnek teşkil etmiştir. Sâtı Bey, Gaspıralı İsmâil Bey İstanbul'a geldiği zaman, onu Dârülmuallimîn'e davet etmiş ve öğrencilerine tanıtmıştır. Dârülmuallimîn'de gerçekleştirdiği uygulamalardan çok etkilenen Gaspıralı İsmâil Bey, Türk Yurdu dergisinde Sâtı Bey'e dair övgü dolu sözler söylemiş ve onun icraatına yer vermiştir.

Sâtı Bey Dârülmuallimîn'de üç yıl görev yapmış; istifa etmesiyle Dârülmuallimîn'de "Sâtı Bey devresi" son bulmuştur. Kısa bir süre Darüşşafaka müdürlüğü yapmış, 1915'te Yeni Mektep adında özel bir okul açmıştır. Selanik Fevziye Mektebi Encümen İdaresi ile ortaklaşa kurduğu Yeni Mektep'in çocuk yuvasının başına kardeşi Neriman Hanım'ı getirmiş, burada da yeni bir eğitim anlayışı benimsemiştir. Kuruculuğunu üstlendiği Yeni Mektep, Türkiye'de "Yeni Okul" adı altında kurulan ilk New School örneğidir. 1915 yılının başlarında açılan bu okul, yatılı ve gündüzlü olarak hizmet vermektedir. Okulun bir çocuk yuvası, beş sınıftan oluşan ibtidâî kısmı, bir de kızlara mahsus özel bir sınıfı bulunmaktadır. Sâtı Bey bu okul bünyesinde, vasıflı mürebbiyeler yetiştirmek amacıyla Dârütterbiye'yi kurmuş; burada eğitim bilimleri, resim, el işleri ve beden eğitimi derslerine önemli bir yer ayırmıştır. 

Eğitimcilik görevinin yanında muhtelif gazete ve dergilerde yayın faaliyetlerini de sürdürmüştür. Dârülmuallimîn müdürlüğü sırasında Tedrîsât-ı İbtidâiye Mecmuası adıyla bir dergi çıkararak derginin başyazarlığını üstlenmiştir. 1917 yılında Maarif Nezareti tarafından kurulan Fenn-i Terbiye Encümeni'nin başkanlığını yapmıştır.

Sâtı Bey'in kırkı aşkın eseri mevcuttur. Târîh-i Tabîîden İlm-i Hayvânât (1321), Ma'lûmât-ı Zirâiye (1321), Fenn-i Terbiye (1325-1327), Lâyihalarım (1326) Maarif Nezareti'ne sunduğu layihalardan oluşmaktadır: Etnografya (1327), Târîh-i Tabîîden İlm-i Nebâtât (1327), Mebâdî-i Ulûm-i Tabiiye'den Hikmet ve Kimya (1327), Dürûs-ı Eşyâ (I-II, 1327-1330): Mebâdî-i Ulûm-i Tabîiye'den Târîh-i Tabîî ve Tatbikatı (1328), Mebâdî-i Ulûm-i Tabîiye'den Tatbîkât-ı Zirâiye (1328), Mebâdî-i Ulûm-i Tabîiye'den Hikmet ve Kimya, Tatbîkât-ı Zirâiye, Sınaiye, Sıhhiye ve Beytiyeleri (1328), Vatan İçin (1329), Büyük Milletlerden Japonlar, Almanlar (1329) İki Konferans: Satı Bey Tarafından: Japonya ve Japonlar; Faik Sabri Bey Tarafından: Almanya ve Almanlar, Ümit ve Azim (1329) Sâtı Bey'in Türkçe başlıca eserleridir. 1919 öncesinde Aşiyan, Envâr-ı Ulûm, İctihad, Neyir-i Hakikat, Muallim, Mülkiye, Tedrîsât-ı İbtidâiye Mecmuası, Terbiye, Ulûm-i İktisadiye ve İctimaiye, Yeni Mecmua, Yeni Mektep, Millet, Tanin, Vakit gibi süreli yayınlarda; 1920'lerden itibaren de Bağdat, Beyrut, Şam, Kahire'de ve Avrupa'da bazı dergilerde pek çok makalesi yayımlanmıştır.

Satı Bey 1919'dan itibaren Arap ülkelerinde sürdürdüğü hayatında, akademisyen ve bürokrat olarak çalışmış; çok sayıda Arapça eser kaleme almıştır. Eğitime dair öne çıkan Arapça eserlerinden bazıları şunlardır: el-Kırâ'atü'l-Halduniyye (1922), Dürûs fî Usûli't-Tedrîs (1928), Tekârîr an Hâleti'l Ma'ârif fî Sûriye ve İktirâhât li-Islâhihâ (I-II, 1944-1946), Ârâ ve Ehâdîs fi't-Terbiye ve'l-İctimâ (1962), Ârâ ve Ehâdîs fi't Terbiye ve't-Ta'lîm (1944), Ârâ ve Ehâdîs fi't-Târîh ve'l-İctimâ (1951).