La Final de la Copa Centenario fue el 26 de junio, y al igual que la Copa América anterior fue contra la Argentina de Messi, al minuto 3 de partido Alexis sufrió una falta en el tobillo izquierdo por parte del defensor argentino Gabriel Mercado, no obstante Alexis continuó jugando de gran manera y tuvo oportunidades para marcar, pero al igual que la final anterior no se logró romper el empate sin goles, en el minuto 103 del tiempo extra Alexis no pudo seguir y fue reemplazado por Francisco Silva, en la definición a penales Chile venció 4-2 a Argentina y el último penal ejecutado fue justamente del «Gato» Silva, logrando coronarse campeones en Estados Unidos y consiguiendo el Bicampeonato de América para Chile, en la ceremonia de premiación Alexis estaba con su pierna izquierda descalzo mostrando el tobillo totalmente hinchado. En la Copa América Centenario que se disputó en Estados Unidos, Alexis no tuvo un buen comienzo de torneo y no pudo evitar la caída de su selección por 1-2 contra Argentina. El 4 de julio, se jugó la final de la Copa América 2015 contra la Argentina de Messi en el Estadio Nacional Julio Martínez, Alexis al igual que todo el equipo chileno, jugó de gran manera y tuvo oportunidades para marcar, jugando como extremo izquierdo, camiseta juventus 2022 sin embargo no se logró romper el empate sin goles.
Dicho encuentro se jugó el 28 de junio, en el Estadio Mineirao de Belo Horizonte, al minuto 18 David Luiz anotaría el 1-0 tras un tiro de esquina, después al 32′ Alexis encendería la ilusión chilena tras anotar el 1-1 parcial tras notable pase de Vargas y batir a Júlio César, después de 120 minutos de mucha lucha entre brasileños y chilenos en el Mineirao, en lanzamientos penales los «cariocas» vencerían por 3-2 a los chilenos, Alexis fue el encargado de ejecutar el segundo penal y Julio Cesar atajó su disparo. El 24 de marzo de 2018, en el debut de la Era Rueda, Chile venció por 2-1 a Suecia en un amistoso disputado en Friends Arena de Estocolmo, en dicho partido Alexis alcanzó las 120 prensencias con Chile para convertirse en el jugador con más partidos, dejando atrás el empate que tenía con Claudio Bravo, a pesar de su bajo partido ante los suecos, Sánchez recibió un pase de Vidal al minuto 89′, éste disparó, equipacion juventus y el golero Kristoffer Nordfeldt atajó y en el rebote el debutante Marcos Bolados solo tuvo que empujar la pelota para marcar el 2-1 final. En semifinales enfrentaron a la Portugal de Cristiano Ronaldo en el Kazán Arena, Alexis no tuvo un buen encuentro, se le noto muy cansado, tras 120 minutos y en penales Chile eliminaría a Portugal por 3-0 tras notable actuación de Claudio Bravo así la selección chilena alcanzaba su 3.ª final en solo 2 años y demostraba que en lanzamientos penales era muy difícil de vencer, mientras tanto Sánchez disparó el tercer lanzamiento chileno y anotó el 3-0 parcial.
En el siguiente partido contra Bolivia el marcador estaba 1-1 cuando al final del partido en los minutos de descuentos, un desborde de Alexis tira un centro que golpea en el brazo del defensor boliviano Luis Gutiérrez y cobran falta penal, convirtiendo el penal por gol Vidal al minuto 100 de partido, así Chile logró ganar por un sufrido 2-1. En el último partido del Grupo D y al igual que en la Copa América anterior, Alexis marcó su primeros goles en el torneo en la victoria 4-2 sobre Panamá, también dio 1 asistencia siendo elegido el Jugador del Partido. Un espejismo, ya que la primera jornada de Liga abriría las esperanzas de la parroquia blanquiazul, al ganar por 4 goles a 1 al Alavés, con hat trick del neerlandés Makaay. Un año después de la dolorosa eliminación a manos de Brasil en el Mundial, se jugó la Copa América 2015 disputada en Chile donde muchos veían como una especie de revancha de sacarse la espinita del mundial, Alexis llegaría como una de las máximas figuras de Chile tras una gran temporada en Arsenal, junto con Claudio Bravo y Arturo Vidal. El partido terminaría por definirse desde el punto penal, y allí Alexis marcaría el tiro ganador que le daría a Chile su primera Copa América en su historia (tras 99 años de espera), anotando 4-1 final tras lanzar el cuarto penalti al estilo Panenka sobre Chiquito Romero.
El mismo Makaay que anotaría en casa y ante el Valladolid el gol más rápido en la historia del conjunto herculino, a los 16 segundos. Polonia jugó ayer su último test antes de llegar a Qatar.Las ‘Águilas Blancas’ ganaron por 1-0 a Chile, con el solitario gol de Piatek. Finalmente el día del partido llegó, Chile debía medirse con Camerún, Alexis partió desde la banca, ingresando al minuto 57′ por Edson Puch, cuando el marcador iba 0-0, al 81 asistió a Arturo Vidal para que marcase de cabeza el 1-0 parcial y después al 91′, Alexis se quitó al portero disparo al arco, chocó en un camerunés y la pelota le quedó a Eduardo Vargas para marcar el 2-0 final. El 13 de junio, La Roja debutó frente a la selección australiana en Cuiaba, Sánchez jugaría un gran partido, marcó el 1-0 parcial tras pase de Eduardo Vargas, en el 2-0 asistió a Jorge Valdivia, finalmente los pupilos de Jorge Sampaoli ganarían por 3-1, Alexis fue elegido el Jugador del Partido.