Fill de Ferran I de Castella i de Sança I de Lleó i Galícia. Prengué part (1063) en el setge de Graus, juntament amb Rodrigo Díaz de Vivar. En dividir Ferran I els seus estats (1064), Sanç rebé Castella i les paries de Saragossa. Ben aviat, però, intentà de reunificar els dominis paterns: recuperà (1067) les terres castellanes ocupades per Navarra i, després de la batalla de Llantada (1068), arribà a un acord amb el seu germà Alfons VI de Lleó i es repartiren el regne de Galícia (1071), però l’any següent el derrotà a Golpejera i es proclamà rei de Lleó. Tanmateix, les intrigues de la seva germana Urraca provocaren una rebel·lió que finí amb la mort de Sanç, durant el setge de Zamora, a mans de Vellido Adolfo. Fou succeït pel seu germà Alfons VI de Castella-Lleó.