Der PFLP-Führer Wadi Haddad betraut ihn trotz der umstrittenen Tötung Moukharbals mit der OPEC-Geiselnahme, die Sánchez mit einem sechsköpfigen Terrorkommando, dem unter anderem Hans-Joachim Klein und Gabriele Kröcher-Tiedemann angehören, Ende Dezember 1975 in Wien durchführt. Nach langwierigen Verhandlungen werden die Terroristen und Geiseln in einer Douglas DC-9 der Austrian Airlines nach Algier ausgeflogen. Später kann Carlos mit seinen Komplizen ungehindert nach Libyen ausreisen. Dort weigert sich die libysche Regierung jedoch, mit ihm Kontakt aufzunehmen, so dass Carlos wieder nach Algier zurückfliegen muss. Die ursprünglich geplante Tötung des saudi-arabischen Ölministers Ahmed Zaki Yamani sowie dessen iranischen Kollegen Jamshid Amuzegar wird nicht durchgeführt, nachdem Carlos mit den Unterhändlern gegen eine hohe Summe die Freilassung der restlichen Geiseln vereinbart hatte. Die algerische Regierung erlaubt ihm, wieder nach Südjemen zurückzukehren. Die Befehlsverweigerung gegenüber Haddad führt zum Bruch mit diesem, er betrachtet die Aktion als Fehlschlag und stößt Carlos aus der Organisation aus. Die eigentlich Carlos zugedachte Entführung einer Maschine der Air France wird stattdessen von Carlos Weggefährten Wilfried Böse und Brigitte Kuhlmann organisiert, die während der Operation Entebbe am 4. Juli 1976 von einer israelischen Sondereinheit erschossen werden.