Alexis Sánchez | Todos Los Goles En Cobreloa |

Debutó oficialmente el 12 de febrero de 2005, cuando reemplazó a los 71 minutos a Daniel Pérez, en el triunfo de Cobreloa sobre Deportes Temuco por 5-4, en la quinta fecha del Torneo de Apertura de 2005.
Tras su debut el periodista de Calama, Jaime Cortés, lo apodó como el "Niño Maravilla". Su primer gol oficial fue el 18 de marzo de 2005 en la décima fecha del torneo en la que ganaron por 2 a 1 a Deportes Concepción siendo el primer gol de los loínos de Sánchez. Luego en la última fecha de la fase clasificatoria convirtió el último gol de su equipo en la victoria sobre Deportes Puerto Montt 4 a 3 que aseguró la clasificación de Cobreloa a los cuartos de final del torneo donde fueron eliminados por el que sería el subcampeón del torneo Coquimbo Unido luego de caer en la ida 1 a 0 y empatar en la vuelta a uno.
En el clausura Sánchez jugó 22 partidos donde anotó en una ocasión frente a Santiago Wanderers partido que acabó 3-0 a favor de los loínos. En el torneo Cobreloa logró pasar la los cuartos de final de los play-offs luego de vencer en el repechaje a Deportes Concepción por 5-0. En cuartos fueron eliminados por el que sería el campeón del torneo Universidad Católica por un global de 2-3.
Durante el Torneo de Apertura 2006 logró consolidarse en la delantera loina anotando 9 goles en 12 partidos,52​ lo que atrajo la atención del Udinese de Italia, el cual lo contrata por tres millones de dólares.