Sein Debüt in der A-Nationalelf gab er am 7. November 2001 bei einem WM-Qualifikationsspiel in Quito gegen Ecuador. Gleich im nächsten Spiel, gegen Argentinien, lief er als Kapitän für sein Team auf. Einen ersten Höhepunkt seiner Nationalmannschaftskarriere stellte die Teilnahme an der Copa América 2004 dar. Allerdings wurde er während des Turniers zum Pechvogel seines Teams, denn im Halbfinale gegen Brasilien verschoss er nach der regulären Spielzeit und der Verlängerung einen Elfmeter, so dass Uruguay ausschied. Im Spiel um Platz 3 rehabilitierte er sich jedoch mit dem entscheidenden Treffer zum 2:1-Sieg gegen Kolumbien. Während der Copa América 2007 in Venezuela bestritt er vier Spiele für Uruguay und erzielte ein Tor gegen Bolivien. Insgesamt absolvierte Sánchez 31 Länderspiele für Uruguay. Dabei erzielte er fünf Treffer. Sein bislang letzter Einsatz für die Celeste datiert vom 19. November 2008.