Заняў пасаду генеральнага сакратара 26 ліпеня 2014 года. Першы лідар ІСРП, абраны прамым галасаваннем радавых членаў партыі. Па выніках выбараў 2015 года атрымаў запрашэнне караля сфармаваць ўрад, але не атрымаў поспех, таксама як і пасля выбараў 2016 года.
Скарыстаўшыся ў якасці падставы слабымі вынікамі ІСРП на выбарах у Галісіі і Краіны Баскаў, частка верхавіны партыі тэхнічна зняла яго з пасады генеральнага сакратара 28 верасня 2016. Хоць спачатку Санчэс не прызнаў легітымнасці гэтага «ўнутранага перавароту», 1 кастрычніка ён падаў у адстаўку, а 29 кастрычніка пакінуў і свой мандат дэпутата Кангрэса, калі яго партыя ўстрымалася, а не прагаласавала супраць правацэнтрысцкага ўрада меншасці Марыяна Рахоя. На новых выбарах генеральнага сакратара 21 мая 2017 года Санчэс атрымаў перамогу (50,2 % галасоў) над сваім галоўным крытыкам з правага крыла партыі Сусанай Дыяс (39,9 %) і Пачы Лопесам (9,9 %).
1 чэрвеня 2018 года праз карупцыйны скандал Марыяна Рахой сышоў у адстаўку ў выніку недаверу з боку парламенцкай большасці: 180 дэпутатаў прагаласавалі за вотум недаверу, 169 — супраць, пры адным, які ўстрымаўся[12]. Пасля гэтага кароль Іспаніі Філіп VI унёс прапанову аб новым кіраўніку ўрада Педра Санчэсе, які і заняў гэты пост.
У 2019 годзе ў Іспаніі двойчы праводзіліся ўсеагульныя выбары. Абодва разы перамогу атрымалі сацыялісты, але набраць абсалютную большасць яны не змаглі. З красавіка ўрад працаваў у статусе часова выконваючага абавязкі. 7 студзеня 2020 года іспанскі парламент падтрымаў кандыдатуру Педра Санчэса на пасадзе прэм’ер-міністра, ён быў абраны кіраўніком кабміна з перавагай усяго ў два галасы[13].
Пасля прыходу да ўлады ў 2018 годзе кабінету Педра Санчэса ўдалося скараціць беспрацоўе з 24-26 % ў 2017 годзе да 12,9 % у 2023 годзе, хоць паказчык і застаўся адным з самых высокіх у Еўропе[14].
Па выніках парламенцкіх выбараў у ліпені 2023 года ніводная партыя не змагла атрымаць большасць. Пазней партыя Санчэса змагла дамовіцца аб кааліцыі з шэрагам левых і нацыяналістычных партый. 16 лістапада парламент Іспаніі ў трэці раз абраў Педра Санчэса на пасаду прэм’ер-міністра.