1917年（大正6） 埼玉県生まれ。1937年内務省に勤務するかたわら、東京物理学校（現東京理科大学）に学ぶ。1940年東京物理学校を中退して出征。戦地で画家になることを決意し、多数のデッサンを描く。
1946年 二科会に出品して初入選する。1948年「敗戦の自画像」で二科会・特別賞 受賞。1950年「信仰の女」で 二科会・二科賞 受賞。1954年 二科会・会員に推挙。以降も、欧州の美人女性像作品を中心に二科会に出品を続けて東郷青児賞・総理大臣賞などを受賞する。斉藤三郎の描く女性像は、力強い筆致と鮮明な色彩感覚で表現されていて、二科会で随一の欧州美人画の描き手と称されている。

1996年（平成8） 逝去。享年78歳。