그리고 이러한 활약을 인정받아 2011년 2600만 유로에 스페인프리메라리가FC 바르셀로나로 입단하였다. 여기서 그는 전 소속팀인 우디네세나 국가대표팀서처럼 산체스(Sanchez)가 아닌 알렉시스(Alexis)로 마킹하였다. 산체스는 리오넬 메시, 네이마르와 함께 바르셀로나의 공격을 이끌면서 3시즌 간 88경기 39골을 기록하였다.
산체스는 아스날 입단 이후, 메수트 외질과 더불어 에이스 역할을 하며, 수준급 득점력과 폭발적인 개인 기량으로 아스널의 공격을 이끌었으며, 2014-15 시즌, 2016-17 시즌 때 올해의 선수로 선정되었다.
그 후, 산체스는 아스날과 계약 기간이 6개월 남은 상황에서 재계약을 포기하고 맨체스터 시티로 이적이 유력했지만, 맨시티가 영입을 포기함에 따라 맨유와 4년 반 계약을 맺고 이적을 확정지었다.
맨체스터 유나이티드
2018년 1월 22일, 헨리크 미키타리안과 스왑딜 형식으로 맨체스터 유나이티드에 이적하였다. 이로써 산체스는 칠레 선수들 중 맨유에 입단한 첫 번째 칠레 선수가 되었다.
산체스는 2018년 1월 27일(한국시간)에 열린 잉글리시 FA컵 4라운드 경기에서 데뷔전을 치러 1도움을 기록하였고, 팀의 4-0 대승을 이끌어냈다. 이 경기에서 72분을 소화한 산체스는 영국 통계 전문 사이트인 후스코어드닷컴에서 평점 8점을 부여받았다.
그 후, 산체스는 2018년 2월 4일(한국시간)에 열린 허더즈필드 타운과의 경기에서 추가골을 기록하여 맨유 유니폼을 입고 첫 리그골을 기록하였다. 이 날 경기에서 맨유가 2-0 승리하여 2위를 지켰다.
그러나, 시즌 후반기에 접어들수록 애매한 포지션, 활동 반경에서 문제로 인하여 아스날 시절의 맹활약을 펼치지 못했고, 맨유 이적 후, 3골 3도움에 그쳐 시즌을 마감하였다.
하지만, 2018 미국 프리시즌에는 비자 문제로 인하여 합류하지 못했으나, 비자 문제가 해결되어 뒤늦게 합류한 산체스는 인터네셔널 챔피언스컵(ICC)에서 AC 밀란, 레알 마드리드를 상대로 골을 기록하는 맹활약을 보여주었지만, 주급 7억에 걸맞지 않는 경기력을 보여 혹평을 받았었다. 2018년 10월 7일(한국시간 새벽)에 있었던 2018-2019 EPL 8라운드 뉴캐슬과의 홈 경기에서 헤더 결승골을 기록하여 팀의 3-2 승리를 이끌어냈다.
17-18시즌 35R에서 맨시티와 맨체스터 더비를 맞은 맨유는 팀이 패배 시 맨시티에 우승을 확정지어주는 경기가 될 뻔하였지만, 산체스의 롱패스로 역전골을 넣은 스몰링으로 인해 맨유는 3-2로 역전승을 거뒀고 산체스의 어시스트가 빛을 발하였다.
FC 인테르나치오날레 밀라노
2019년 8월 29일 FC 인테르나치오날레 밀라노에 임대 이적했다. 2020년 8월 6일 자유 계약으로 입단했다.
