ב-21 ביוני 2016, הוא הצטרף לאייאקס תמורת 5 מיליון יורו וחתם על חוזה ל-5 שנים. הוא הפך לקולומביאני השני ששיחק באייאקס לצד בן ארצו, מתאו קסיירה. ב-13 באוגוסט 2016, ערך את הופעת הבכורה שלו במדי אייאקס נגד רודה במשחק שהסתיים בתיקו 2–2. ב-24 בספטמבר, הבקיע צמד נגד זוולה ובסך הכל הבקיע שבעה שערים ב-47 הופעות בכל המסגרות. שיחק עם אייאקס בגמר הליגה האירופית 2017 מול מנצ'סטר יונייטד, שניצחה 2–0 וזכתה בתואר. בסיום העונה נבחר סאנצ'ס לשחקן הטוב ביותר של אייאקס.