北海道上川郡東旭川村(旭川市)出身。1925(T14)陸軍士官学校(37期)卒業。'27(S2)所沢飛行学校卒業。翌年同校の教官となる。
'32明野飛行学校教官、'36飛行五連隊中隊長。'37飛行第二大隊中隊長として日中戦争で活躍。'39陸軍大学専科を卒業し陸軍航空本部員。
'41太平洋戦争では飛行第六四戦隊長(4代目隊長)として、一式戦闘機「隼」で編成された加藤隼戦闘隊を指揮した。
マレー半島、ジャワ、ビルマ方面でイギリス空軍、中華民国空軍及び中国空軍を支援したアメリカ合衆国義勇軍と戦果を重ね、南方侵攻作戦の成功に貢献した。
'42.2中佐に昇進。同年5月22日、ベンガル湾上空でブリストル・ブレニム爆撃機を撃墜したが、ブレニムの尾部統座により被爆、帰投不能に陥り、帰還困難と悟り、また敵勢力地域への着地を許さず自爆の道を選んだ。戦死後、二階級特進し少将。
戦死後、加藤の活躍ぶりは軍神と称えられた。'44「加藤隼戦闘隊」として映画化、監督は山本嘉次郎、特撮監督はウルトラマンなどで戦後有名となる円谷英二が担当。加藤役は藤田進。
昭和19年に最も興行成績を上げるヒット作となった。その他、軍歌、国定教科書に取り上げられた。