Nato a Hampton, Virginia, Satcher si è laureato alla Denmark-Olar High School in Danimarca, Carolina del Sud (1982), e ha continuato a ricevere un Bachelor of Science e un dottorato in Ingegneria chimica presso il Massachusetts Institute of Technology. Ha poi continuato a studiare medicina presso la Harvard Medical School, e ha ricevuto il suo dottorato in medicina nel 1994. Satcher ha fatto il suo tirocinio e residenza presso l’Università della California, San Francisco dal 1995-2000, e postdoctoral research fellowship presso l’Università della California, Berkeley nel 1998, e una borsa di studio di oncologia ortopedica presso l’Università della Florida dal 2000-2001.
Prima di essere accettato nel programma astronauta dalla NASA, Satcher è stato assistente professore presso la Feinberg School of Medicine, Northwestern University, nel Dipartimento di Chirurgia ortopedica. Satcher ha anche ricoperto incarichi come medico curante in chirurgia ortopedica presso il Children’s Memorial Hospital di Chicago, Illinois, specializzato in oncologia muscoloscheletrica; e un appuntamento aggiuntivo nel dipartimento di ingegneria biomedica presso la Northwestern University School of Engineering.
Satcher è stato anche membro del Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center e dell’Istituto per la bioingegneria e la nanotecnologia in medicina avanzata presso la Northwestern University. Satcher è stato anche Schweitzer Fellow presso l’ospedale Albert Schweitzer, a Lambaréné, Gabon. L’esperienza di Satcher in ingegneria include stage presso DuPont nel gruppo di ricerca sulle fibre tessili e nella divisione Prodotti polimerici.