1867年3月19日（慶応3年2月14日）、遠江国敷知郡山口村（現・静岡県湖西市山口）の大工・豊田伊吉の長男として生まれた。貧しい農家兼大工の家で、小学校卒業後は家業の大工を手伝ったが、母が夜なべで手織機に向かう姿を見て「母の苦労を軽くしたい」と発明への志を抱く。1890年、23歳の時に東京上野で開催された第3回内国勧業博覧会を訪れ、欧米の機械に衝撃を受け本格的に織機開発を志す。同年、自作の「豊田式木製人力織機」で初めての特許（第1195号）を取得。1894年「糸繰返機」、1896年「豊田式汽力織機」（日本初の動力織機）、1903年「T式自動織機」と次々と発明を続け、1911年名古屋に豊田自動織布工場（後の豊田紡織）を設立。1918年豊田紡織株式会社設立。1924年、畢生の発明「無停止杼換式豊田自動織機（G型自動織機）」を完成、糸が切れると自動的に停止し1人で数十台を動かせる画期的機械となった。1926年豊田自動織機製作所（現・豊田自動織機）を設立、G型織機を英国プラット社に10万ポンド（当時約100万円）で特許権を売却。生涯で発明特許84件、外国特許13件、実用新案35件を取得。1930年10月30日、名古屋市で63歳で没。息子・喜一郎に「自動車を発明すること」を遺言し、トヨタ自動車創業の礎を築いた。

貧困の中から独学で発明の世界に飛び込んだ「雑草の発明家」。学歴は小学校卒業のみだが、読書と観察と試行錯誤で独自の工学的直感を磨いた。「人は一生涯に一つの事でも成せば大したものだ。世の中に役立つ何かを」が口癖。家族・親族への思いやりが強く、妻・子・兄弟への手紙は情愛に満ちていた。「障子を開けて見よ、外は広い」——目の前の問題に囚われず広い視野で考えることを重視した言葉で知られる。質素な生活を好み、成功後も贅沢を避けた。

豊田佐吉が遺した最大の遺産は、トヨタグループそのものである。息子・喜一郎は1933年、豊田自動織機製作所内に自動車部を設立、1937年トヨタ自動車工業として独立、現在の世界最大級自動車メーカー・トヨタ自動車の原点となった。佐吉の「世のため人のため」の発明哲学は、トヨタグループの経営理念「豊田綱領」（1935年制定）の中核となり、現在もトヨタの企業文化として継承されている。「障子を開けて見よ、外は広い」「百の議論より一つの実行」等の佐吉の言葉は、トヨタの経営哲学の原型として、世界中のトヨタ社員に教えられる。静岡県湖西市の豊田佐吉記念館・名古屋市のトヨタ産業技術記念館には、佐吉の発明品と生涯が展示され、世界中の経営者・エンジニアが訪れる巡礼地となっている。2007年には生誕140年・発明特許取得117年を記念して、佐吉の特許第1195号「豊田式木製人力織機」の復元が行われた。