Khi hoàn tất, Sagiri phân về Hải đội Khu trục 20 thuộc Hạm đội 2 Hải quân Đế quốc Nhật Bản. Trong cuộc Chiến tranh Trung-Nhật, từ năm 1937, Sagiri hỗ trợ cho các cuộc đổ bộ lực lượng Nhật Bản lên Thượng Hải và Hàng Châu. Từ năm 1940, nó được phân công tuần tra dọc theo bờ biển và hỗ trợ cho việc đổ bộ lên miền Nam Trung Quốc.

Vào lúc xảy ra cuộc tấn công Trân Châu Cảng, Sagiri được phân về Hải đội Khu trục 20 thuộc Đội khu trục 3 của Hạm đội 1 Hải quân Đế quốc Nhật Bản, và được bố trí từ Quân khu Hải quân Kure đến cảng Samah trên đảo Hải Nam, hộ tống các tàu vận tải chở binh lính cho chiến dịch đổ bộ lên thành phố cảng Songkhla ở miền Nam Thái Lan.[6]

Từ ngày 17 tháng 12, Sagiri hỗ trợ cho cuộc đổ bộ lực lượng Nhật Bản lên Miri và Kuching tại Sarawak. Vào ngày 24 tháng 12 năm 1941, ở cách 65 km (35 hải lý) ngoài khơi Kuching, Sagiri trúng phải ngư lôi phóng từ tàu ngầm Hà Lan K XVI. Hầm đạn phía sau của nó bị bốc cháy và phát nổ, làm chìm con tàu ở tọa độ 01°34′B 110°21′Đ / 1,567°B 110,35°Đ / 1.567; 110.350, cùng với tổn thất 121 thành viên thủy thủ đoàn.[7][8] Có khoảng 120 người sống sót được tàu khu trục chị em Shirakumo vớt lên.

Vào ngày 15 tháng 1 năm 1942, Sagiri được rút khỏi danh sách Đăng bạ Hải quân.[5]