В Отечественную войну 1812 года сражался на вспомогательном южном направлении. Прославился в заграничном походе 1813—1814 годов, командуя отдельным русским корпусом в составе Силезской армии прусского фельдмаршала Блюхера.
Родился 20 октября 1752 года в Ревеле, в Эстляндии. Отец, барон Вильгельм Фердинанд Остен-Сакен, в чине капитана находился адъютантом при фельдмаршале графе Минихе. Мать Фабиана, урождённая фон Удам, была дочерью шведского майора. Полное написание фамилии фон дер Остен-Сакен, хотя часто в приказах назывался просто Сакен. При получении княжеского титула (в 1832 году) из его фамилии была убрана приставка фон-дер-Остен.
Барон Остен-Сакен первые годы своего детства провёл в бедности. В 14 лет записан подпрапорщиком в Копорский мушкетёрский полк. Действительную службу начал сержантом в 1767 году. В 1769 году участвовал в блокаде Хотина. 7 сентября 1769 года за боевые отличия произведен в прапорщики и переведен в Нашебургский мушкетёрский полк. Участвовал в военных действиях против турок в 1771—1772 годах под знамёнами генерала Суворова и против польских конфедератов в 1770—1773 годах. В 1785 году переведен капитаном в Сухопутный шляхетный кадетский корпус. В 1786 году получил чин майора и в тот же день переименован в подполковники.
В 1790 году участвовал в штурме Измаила под началом генерала Суворова.
10 августа 1792 года произведен в полковники. В 1793 году переведен в Черниговский мушкетёрский полк. Участник подавления Польского восстания 1794 года, награждён за бои золотой шпагой с надписью «За храбрость».
28 сентября 1797 года произведен в генерал-майоры и назначен шефом Екатеринославского гренадерского полка. 11 июля 1799 года получил чин генерал-лейтенанта.
Участвовал в неудачном для русской армии Швейцарском походе. В 1799 году, прикрывая отступление корпуса генерала Римского-Корсакова в сражении при Цюрихе, ранен пулей в голову и взят в плен французским генералом Массеной. В 1801 г. освобожден и получил назначение шефом Петербургского гренадерского полка.
В войне с Наполеоном 1806-07 гг., командуя дивизией в армии Беннигсена, принимал участие в сражениях под Пултуском и Прейсиш-Эйлау, но вскоре за тем был обвинен главнокомандующим в ослушании, отдан под суд и в течение 5 лет проживал в Петербурге, в крайней нужде.
В 1812 г. по высочайшему повелению следствие по делу Остен-Сакена было прекращено, и он отправлен в армию Тормасова командиром корпуса.
Отличился во время заграничного похода русской армии против Наполеона 1813-14 гг.; командовал корпусом (более 50 тыс. чел.) в составе Силезской армии. Отличился в сражении при Кацбахе, где командовал правым крылом армии. В тот же день 14 августа 1813 г. произведен в генералы-от-инфантерии. За взятие Галльского предместья во время «Битвы народов» при Лейпциге награжден орденом Св. Георгия 2-й степени. В 1814 г. за бои при Бриенн-ле-Шато и Ла-Ротьере удостоен ордена Св. Андрея Первозванного.
После занятии союзниками Парижа 19 марта 1814 года был назначен губернатором города и успел заслужить расположение обывателей. В июне, когда управление было передано местным властям, оставил пост губернатора Парижа. Город поднес ему, в знак признательности, карабин, пару пистолетов и золотую шпагу, осыпанную бриллиантами, на одной стороне коей было начертано: «Город Париж генералу Сакену». В определении, на основании которого это оружие было поднесено нашему полководцу, сказано, что «он водворил в Париже тишину и безопасность, избавил его от излишних расходов, покровительствовал присутственным и судебным местам, и что жители, благодаря бдительности его, могли предаваться обыкновенным своим занятиям и почитали себя не в военном положении, но пользовались всеми выгодами и ручательствами мирного времени».
В 1815 г. Сакен участвовал во вторичном походе русских войск во Францию, командуя 3-м пехотным корпусом в Варшаве, который вошел в состав армии генерал-фельдмаршала Барклая-де-Толли. По возвращении в Россию командовал пехотным корпусом, затем с 1818 года 1-й армией после смерти прежнего командующего Барклая-де-Толли; в 1818 г. назначен членом Государственного Совета. 8 апреля 1821 г. получил титул графа.
В 1825 году царь Николай I в день своего коронования прислал Остен-Сакену фельдмаршальский жезл. В 1831 г. Остен-Сакен, имевший тогда свою главную квартиру в Киеве, сразу подавил беспорядки, начавшиеся на Украине (Киевская, Подольская и Волынская губернии) вследствие польского восстания 1831 г., за что в ноябре 1832 г. получил княжеское достоинство Российской империи. В 1835 году вышел в почётную отставку за упразднением 1-й армии. После отставки жил в Киеве.
Скончался 7 апреля 1837 года в возрасте восьмидесяти пяти лет и похоронен в Киево-Печерской Лавре, на монастырском кладбище около церкви Рождества Богородицы на Дальних пещерах (могила сохранилась).