Займаўся ў футбольнай акадэміі ў горадзе Медэльін, а пазней пераехаў у Мантэвідэа, дзе займаўся ў клубе «Данубіа». У 2005 годзе далучыўся да ўругвайскага клуба «Рывер Плэйт». У ліпені 2007 года падпісаў 5-гадовы кантракт з французскім клубам «Валансьен». 4 жніўня дэбютаваў у Лізе 1 хатнім матчам супраць клуба «Тулуза» (3:1). Улетку 2012 года кантракт Карласа скончыўся і ён пакінуў клуб, аднак пасля доўгіх і безвыніковых перамоў з англійскімі «Вест Бромвіч Альбіён» і «Болтан Уондэрэрс», ён вярнуўся ў «Валансьен», склаўшы новы кантракт з клубам.
16 жніўня 2013 года Санчэс перайшоў у склад клуба «Эльчэ», які на той момант толькі выйшаў у Ла Лігу. Сума трансферу склала 3,7 млн еўра[3]. Дэбютаваў у складзе новага клуба ўжо 29 жніўня ў стартавым матчы чэмпіянату супраць «Рэал Сасьедада»[4].
Пасля сезона ў Іспаніі 15 жніўня 2014 года Санчэс перайшоў у склад англійскага клуба «Астан Віла»[5]. У жніўні 2016 года, пасля вылету «Астан Вілы» з Прэм’ер-лігі, на правах арэнды стаў іграком «Фіярэнціны»[6]. Улетку 2017 года перайшоў у «Фіярэнціну» на трывалай аснове.
У студзені 2018 года быў аддадзены ў арэнду «Эспаньёлу». У жніўні 2018 года падпісаў двухгадовы кантракт з «Вест Хэм Юнайтэд»[7]. Пакінуў каманду па заканчэнні кантракта ў ліпені 2020 года.
З сакавіка па чэрвень 2021 года выступаў за «Уотфард». У верасні 2021 года далучыўся да калумбійскага клуба «Санта-Фэ», а ў студзені 2023 года перайшоў у аргенцінскі «Сан-Ларэнса».
.jpg)
Калумбія
Сан-Ларэнса
Медыяфайлы на Вікісховішчы
На Вікісховішчы ёсць медыяфайлы па тэме Карлас Санчэс Марэна
