Van [[1955]] tot en met [[1968]] kwam Sánchez uit voor de [[Chileens voetbalelftal|nationale ploeg]]. In totaal speelde hij 8485 interlands en scoorde hij 2324 keer. Met dat aantal was hij jarenlang nationaal recordhouder, totdat doelman [[Claudio Bravo]] hem passeerde op [[10 oktober]] [[2014]]. Sánchez speelde zowel op het [[Wereldkampioenschap voetbal 1962|WK 1962]] als op het [[Wereldkampioenschap voetbal 1966|WK 1966]]. Op het WK 1962 werd hij samen met vijf andere spelers topschutter van het toernooi en was hij aanvoerder van het nationale elftal. Bij de wedstrijd tegen [[Italiaans voetbalelftal|Italië]] brak hij de neus van [[Humberto Maschio]] en kreeg hiervoor geen rode kaart.
