Pada musim 2000-2001, César bergabung dengan Real Madrid sebagai cadangan dari Iker Casillas. Namun, musim berikutnya, ia berhasil menjadi pilihan utama dan tampil dalam lima dari sembilan pertandingan Liga Champions saat Real Madrid meraih gelar juara. Namun, ia harus digantikan oleh Casillas di final setelah mengalami cedera.
Setelah meninggalkan Real Madrid, César bergabung dengan Real Zaragoza pada musim 2005-2006 dan menjadi pemain inti selama tiga musim. Namun, setelah Zaragoza terdegradasi ke Segunda División, César dipindahkan ke tim cadangan. Ia kemudian pindah ke Tottenham Hotspur pada musim 2008-2009 dan membuat penampilan satu-satunya dalam kemenangan 4-2 melawan Liverpool di Piala Liga Inggris.
Pada bulan Januari 2009, César kembali ke Spanyol dan bergabung dengan Valencia CF. Ia berhasil menjadi penjaga gawang utama meskipun awalnya hanya ditandatangani sebagai pemain pengganti karena cedera penjaga gawang utama. César memperpanjang kontraknya dengan Valencia dan menjadi penjaga gawang utama pada musim 2009-2010, membantu tim finis di posisi ketiga dan lolos ke Liga Champions.
Setelah meninggalkan Valencia, César bergabung dengan Villarreal CF pada tahun 2011 dan menjadi salah satu pemain yang tampil di divisi teratas Spanyol di usia lebih dari 40 tahun. Ia kemudian kembali ke Valencia pada bulan Januari 2020 sebagai direktur olahraga.
César Sanchez adalah seorang penjaga gawang yang berpengalaman dan sukses dalam karirnya. Ia telah memenangkan tujuh gelar besar, termasuk Liga Champions pada tahun 2002 bersama Real Madrid. Meskipun telah pensiun sebagai pemain, César tetap berperan dalam dunia sepak bola sebagai direktur olahraga.