Nació el 29 de noviembre de 1896 en la ranchería de El Sitio -perteneciente al municipio de San Juan del Río- en el seno de una humilde familia campesina. Sus padres fueron el señor Catarino Osornio y la señora Josefa Ramírez, una de las familias fundadoras de dicha comunidad, que fue dotada de tierras en el año 1857.
Saturnino Osornio llegó a ser gobernador de Querétaro a razón de que en 1930 el Partido Nacional Revolucionario (PNR), fundado un año antes por iniciativa del presidente de México Plurarco Elías Calles, postuló e impuso en la gubernatura queretana a un líder campesino sanjuanense. El caso de la elección de Osornio fue excepcional, debido a que él fue el único candidato registrado para la gubernatura.
Saturnino Osornio tomó posesión como Gobernador de Querétaro el jueves 1 de octubre de 1931. Para las clases alta y media de Querétaro, especialmente las de la capital del estado, la designación de Osornio fue uno de los rasgos más amargos que les dio el régimen de Elías Calles. Al provenir el gobernador de la clase pobre, aplicó acciones que afectaron los intereses de las clases altas, principalmente.
“La osorniada”, como le llamó con desprecio la élite queretana al gobierno de Osornio, para abrir boca, cerró el antiguo y prestigioso Colegio Civil de Querétaro, debido, según cuentan, a que no se plegó a las extrañas disposiciones del gobernador respecto a los horarios escolares. El gobernador, a la hora de explicar el cierre del Colegio Civil, escribió sin ambages "Los jóvenes alumnos del Colegio Civil eran hijos, en su mayor parte, de gente adinerada y enemiga de la Revolución".
Entre otras acciones osornistas, lo que resintió con mucha intensidad Querétaro fue las medidas anticlericales. Hubo persecución religiosa como no se había dado en Querétaro anteriormente, ni siquiera en los tiempos de la Guerra Cristera. Hubo expulsión de sacerdotes, encarcelamiento de fieles y la ocupación de edificios del clero por el gobierno. En 1933 los templos fueron clausurados, argumentando que fue más bien por medidas de salud pública para evitar la propagación de epidemias, que en aquella época asolaban al país, siendo el principal foco de infección -debido al tumulto- las iglesias y las escuelas. Estas determinaciones disgustaron a la generalidad de los queretanos, incluidos los pobres.
Otro aspecto decisivo en la gubernatura de Osornio fue su activa política agraria de reparto y restitución ejidal -hay que subrayar el origen y desempeño agrario de Saturnino-. Este fue un asunto complejo. Por una parte se dio respuesta a una de las demandas más radicales de la Revolución: el reparto de la tierra, con lo que se dio reconocimiento popular a Osornio, pero por otra, se castigó a los hacendados, a quienes se achacó ser reaccionarios y contrarios al régimen.
Otro de los puntos de choque fue la educación socialista que el gobierno trató de imponer a los queretanos, quienes reaccionaron con determinación no enviando a sus hijos a las escuelas y denostando al gobierno cada vez que tenían oportunidad. Es sorprendente que el periodo de Saturnino Osornio no hubiera terminado en un levantamiento armado.
Cumplió su periodo completo como gobernador de 1931 a 1935. Antes ya había sido diputado federal (1930-1931) y anterior a ello fue presidente municipal de San Juan del Río (1925-1927).
En los años 60’s del siglo XX, vivió aquejado por la diabetes y la pérdida parcial de la vista. Su última aparición pública fue en 1970, al iniciar la campaña presidencial de Luis Echeverría Álvarez. El 23 de diciembre de 1972, la prensa local difundió falsamente la noticia de su muerte, que finalmente ocurrió a causa de un coma diabético el 28 de diciembre de 1976, en su casa ubicada en el número 19 de la Plaza Independencia en San Juan del Río. Sus restos reposan en el Panteón 1 de esta ciudad.