小学四年级开始接触排球和正规训练，1991年在全日本小学生排球大会中出场。

高中就读于京都府立北嵯峨高校，在当年的全国都道府县高校运动会排球赛中夺得季军及最优秀选手奖。

1998年，加入尤尼兹卡女排队。2000年废部后随队移籍至东丽箭女排队。

2002年，首次入选日本女排国家队，并在世锦赛中出场。

2002-03赛季，获得V-Legaue最佳一传奖及最佳自由人奖。

2003年8月，佐野优子退出东丽箭。而在2003年的世界杯排球赛中，由于并未加入其他球队，佐野优子以日本排球协会所属人员的身份出赛。

2004年，雅典奥运会资格赛，佐野优子落选日本女排，无缘参加雅典奥运会。同年5月加入法国戛纳俱乐部，在法国的两年间，获得欧洲冠军锦标赛最佳自由人奖。

2006年6月返国，加盟久光制药Springs，2007年即成为同队夺得V-Legaue女子组总冠军的功臣之一，也再次获得最佳自由人奖。

2007年，复出加入日本女排，即在同年的世界杯中获得最佳接应奖及最佳救援奖。

2008年，再度获得V-Legaue最佳接应奖及最佳自由人奖，同年举行的北京奥运资格赛中，日本女排成功获得奥运入场券，参加2008年北京奥运会女子排球赛，最终日本女排位列第五名。

2009年，在V-Legaue决赛中，其所属的久光制药Springs获得亚军，个人也获得最佳一传奖、最佳自由人奖、最佳六人奖(自由人)及敢斗奖。

2010年7月，正式退出久光制药Springs，同年8月正式签约加盟阿塞拜疆甲组排球联赛伊蒂萨奇俱乐部，再度征战海外联赛。同年出场世界女排锦标赛，为日本女排获得铜牌做出贡献。

2012年，日本女排顺利获得奥运门票，佐野优子第二次踏上奥运之旅，并帮助球队获得铜牌。

2012-2013赛季，加盟土耳其豪门加拉塔萨雷队。

2013-2014赛季，加盟瑞士豪门苏黎世，中途解约离队回到日本后又加盟蜜蜂电装俱乐部。

2014-2015赛季，佐野优子帮助蜜蜂电装成功保级。

2015年5月，佐野优子决定结束自己的排球运动生涯。

2003年，V-Legaue最佳一传奖及最佳自由人奖。

2006年，欧洲冠军锦标赛最佳自由人奖。

2007年，V-Legaue最佳自由人奖、AVC亚洲球会大赛最佳接应奖、亚洲排球锦标赛最佳接应奖、世界杯最佳接应奖及最佳救援奖。

2008年，V-Legaue最佳一传奖及最佳自由人奖、世界女排大奖赛最佳自由人奖。

2009年，V-Legaue最佳一传奖、最佳自由人奖、最佳六人奖(自由人)及年度敢斗奖、意大利四国女排邀请赛最佳自由人奖。

2011年，女排世界杯最佳防守奖。

2012-2013赛季，欧洲冠军锦标赛最佳一传奖。

2013年，世界俱乐部锦标赛最佳自由人奖。

2014年，世界女排大奖赛MVP、最佳自由人奖。