Từng tham gia thi tuyển vào học viện bóng đá danh giá Clairfontaine nhưng không thành công, Yaya Sanogo gia nhập một câu lạc bộ khác ở Paris là CO Les Ulis. Anh có một năm ở đấy trước khi được ký hợp đồng bởi Auxerre. Sanago nhanh chóng chứng tỏ được bản thân sau một loạt màn trình diễn ấn tượng ở các giải đấu trẻ và nhanh chóng thu hút sự chú ý của những câu lạc bộ ở châu âu như Arsenal hay Tottenham Hotspur. Tuy vậy, anh quyết định ký hợp đồng chuyên nghiệp đầu tiên có thời hạn 3 năm với Auxerre vào ngày 27 tháng 9 năm 2010.

Auxerre

Sanogo có trận đấu đầu tiên trong màu áo Auxerre ở trận đấu với Sedan ở cúp quốc gia Pháp, anh khoác áo số 19. Trận đấu kết thúc với chiến thắng trên chấm penalty cho các cầu thủ Auxerre. Trận ra mắt ở giải vô địch quốc gia của Sanogo là khi anh vào sân từ ghế dự bị trong thất bại 2-1 trước Lyon vào ngày 5 tháng 10 năm 2010. Vào ngày 18 tháng 9 năm 2010, Sanogo bị gãy xương ống chân trong một trận đấu với Mulhouse trong màu áo đội dự bị Auxere. Hai ngày sau anh được xác nhận phải rời xa sân cỏ trong vòng 5 tháng. Chấn thương đó khiến Sanogo không có một trận đấu nào cho đội một suốt mùa giải 2010-11. Mãi đến đầu mùa giải 2011-12, Sanogo mới trở lại trong trận thắng Nancy với tỉ số 2-1 ở cúp quốc gia Pháp. Bàn thắng chính thức đầu tiên của Sanogo cho Auxere đến vào ngày 6 tháng 11, anh mở tỉ số trong chiến thắng 2-0 trước Toulouse. Bắt đầu mùa giải 2012-13, với việc Auxere xuống hạng lần đầu tiên kể từ năm 1980, Sanogo cũng chỉ được sử dụng nhiều hơn ở giai đoạn lược về của mùa giải. Anh tạo ấn tượng mạnh với 4 bàn thắng ghi vào lưới Stade lavallois MFC vào ngày 1 tháng 2 năm 2013, trận đấu kết thúc với chiến thắng 5-4 cho Auxerre. Chỉ một tuần sau, lại là Sanogo giải cứu đội bóng với 3 bàn thắng giúp Auxerre thắng nghẹt thở Tours 3-2. Kết thúc mùa giải, Sanogo ghi được 10 bàn trong 13 trận ra sân qua đó nhận được sự quan tâm của nhiều câu lạc bộ lớn trong đó có Arsenal.

Arsenal

Vào ngày 1 tháng 7 năm 2013, Nguồn tin được xác nhận rằng Sanogo đã ký một hợp đồng dài hạn với Arsenal. Anh được trao áo số 22, số áo trước đó đều được nắm giữ bởi 2 người pháp là Gael Clichy và Francis Coquelin - người trước đó được cho mượn tới SC Freiburg. Sanogo có trận đấu ra mắt Arsenal khi anh vào sân thay cho Lukas Podolski trong chiến thắng 3-1 trước Fulham. Tuy nhiên, Sanogo đã dính một chấn thương vào giữa tháng chín khi thực hiện nghĩa vụ quốc gia trong màu áo U-21 Pháp. Từ đó dù không chơi thêm trận nào cho Arsenal, anh vẫn được đề cử cho giải thưởng "Golden Boy" do tạp chí Tuttosport sáng lập.