Учился на художника по свету в театрально-художественном училище, дипломную работу делал для спектакля в Театре Маяковского, который ставила Мария Ивановна Бабанова.
В 1972 году окончил математический факультет Московского государственного педагогического института (МГПИ) имени В. И. Ленина (в котором учился на вечернем отделении) по специальности «математика и программирование».
Кандидат технических наук (1975). Тема диссертации: «Многомерное шкалирование при анализе дихотомических данных о социально-экономических системах».
С 1972 по 1990 год работал в МГПИ — прошел путь от младшего научного сотрудника до руководителя сектора в исследовательской лаборатории; занимался применением математики (прежде всего прикладной математической статистики) в педагогике, психологии, социологии, истории, политологии и т. п.
В 1990 году создал вместе с Сергеем Станкевичем Центр прикладных политических исследований «ИНДЕМ» («Информатика для демократии»), который возглавлял до весны 1993 года, с 1995 года — научный руководитель Центра «ИНДЕМ».
В октябре 1997 года избран Президентом Фонда «ИНДЕМ» (правопреемника Центра «ИНДЕМ»). Автор более 200 научных работ в сфере прикладной математики, политологии, социологии, многих газетных и журнальных публикаций. С 1999 года преподает в Московском государственном университете на факультете государственного управления.
В 1999—2000 годах проекты фонда «ИНДЕМ» по противодействию коррупции поддерживались Всемирным банком, через который фонд получал гранты от датского правительства.
С декабря 2003 года выступал в Школах публичной политики — организациях, созданных благотворительным фондом «Открытая Россия» (основатель фонда — Михаил Ходорковский глава компании «ЮКОС»). В апреле — сентябре 2004 года Сатаров совершил ряд поездок по регионам России, на которых читал лекции. Эти поездки также финансировались «Открытой Россией».
Возглавлял рабочую группу по подготовке послания Президента Федеральному Собранию 1997 года.
Сатаров покинул пост советника президента 1997 году. В этот момент началась реорганизация администрации президента. По заявлениям самого Георгия Александровича он ушел сам, решив вернуться к аналитической работе в фонде «ИНДЕМ». В ряде СМИ утверждалось, что Сатаров был отправлен в отставку из-за того, что не смог создать «общенациональную российскую идею»
По утверждению журналиста Владимира Корнелюка, сделанному в начале 2005 года, компания «ЮКОС» стала в 2004 году основным заказчиком возглавляемого Сатаровым фонда «ИНДЕМ».
Член Совета по внешней и оборонной политике, член общественного экспертного совета Мирового банка по проблемам государственного управления и коррупции. Автор большого количества исследований по проблемам коррупции в современной России.
Профессор кафедры государственного управления Российской академии народного хозяйства и гос. службы при Президенте РФ. Читает курсы: «Внеформальные аспекты управления», «Критический анализ государства», «Основы институциональной теории», «Социология социальных изменений», «История и практика современного государства», «Модернизация и реформы», «Антикоррупционная политика»
В 2015 году вступил в партию РПР-ПАРНАС, толчком стало убийство её лидера Бориса Немцова в феврале этого года.