1987年6月8日に長野県諏訪市で誕生。父親は歌手のさだまさしであり、兄はヴァイオリニストの佐田大陸です。また、夫は、ゴスペラーズの北山陽一で、叔父は芸能プロモーターの佐田繁理、叔母は歌手の佐田玲子です。

音楽一家に生まれた佐田詠夢は、3歳からピアノを始めます。そして、6歳の時に洗足学園音楽大学客員教授の松﨑伶子（ピアニスト）の演奏に触れたことがきっかけで、本格的にピアノの道に入りました。このため、松﨑を師と仰いでいます。

2011年に紅林弥生とペアを組んでクラシック音楽ユニット『Pretty Bach』を結成し、CDを発売しています。

大学在学時から現在に至るまで秋山和慶、ウェルナー・ヒンクを始め、国内外の音楽家との共演も精力的にこなしています。

音楽家としての活動の傍ら、故郷である長野の放送局であるテレビ信州にて、『「エムカフェへようこそ。」～ピアニスト佐田詠夢のおしゃべりタイム』（不定期放送）のナビゲーターを務め、2018年4月からBS日本（BS日テレ）にてクラシック音楽番組『恋するクラシック』の司会も担当するなど幅広い活動を展開しています。

中学入学を機に家族とともに上京すると、「レッスンだけでなく、いつも先生に教えてもらいたい」という思いが強く、松崎氏が教鞭を取る洗足学園高・音楽科へ進学しました。

父親が大物歌手のさだまさしですので、幼少期から恵まれた環境で音楽を学ぶことが出来たのではないかと思います。

洗足学園高校音楽科の卒業生には、著名な方が多くいらっしゃいます。

大学時代には読売新聞社が主催する第80回新人演奏会に出演しました。

また、大学時代には室内楽について安永徹＆市野あゆみ夫妻や木越洋からレッスンを受けるなどし、洗足学園音楽大学を首席で卒業しました。

3歳からピアノを習い始め、ピアニストの白石明子からレッスンを受けていたようです。また、6歳からはピアニストの松崎伶子に師事しており、師匠と仰いでいます。