Sanchez harrasti painia high schoolissaan New Mexicossa ennen kuin aloitti vapaaottelun. Hän liittyi Jackson's Submission Fighting -ryhmään ja vapaaotteludebyyttinsä hän teki King of the Cage -vapaaottelusarjassa vuonna 2002. Myöhemmin hänestä tuli siellä välisarjan mestari.
Hän pääsi mukaan UFC:n Ultimate Fighter -realitysarjaan keskisarjalaisena ja voitti keskisarjalaisten osalta turnauksen. Hän kohtasi loppuottelussa Kenny Florianin, jonka hän voitti teknisellä tyrmäyksellä. Myöhemmin hän tiputti painonsa keskisarjasta kevyeen sarjaan, jossa ottelee nykyään.
Hän on kohdannut monia kovan luokan ottelijoita, muun muassa Joe Stevensonin, Kenny Florianin ja Clay Guidan. Sanchezin ottelusaldo on tällä hetkellä 25 voittoa ja seitsemän häviötä. Diego on myös kutsunut itseään nimellä "Nightmare" eli painajainen.
Tyyli
Sanchezilla on todella hyvät painitaidot ja hänellä on musta vyö gaidojutsussa, sekä ruskea vyö brasilialaisessa jujutsussa. Hänen alasvienti- ja lukotustaidot ovat todella hyvät ja niihin hän luottaa. Hänen ottelutaktiikkaan kuuluu siis mattoonvienti ja siellä lukotus tai tyrmäys.
Diegon pystyottelutaidot ovat myös kehittyneet todella paljon vuosien varrella.
Titteliottelu
Diego kohtasi BJ Pennin kevyensarjan mestaruudesta 12. joulukuuta 2009, mutta hävisi kyseisen ottelun.
