Rey de León (956-958 y 960- 966)consiguió por fin acceder al trono ayudado por los nobles. Sin embargo intentó desde el principio quebrantar el poder de estos, lo que provocó que rapidamente perdiera los apoyos con los que contaba, llegando incluso a ser menospreciado por la excesiva gordura que padecía y que le impedía montar a caballo y manejar las armas, siendo incluso ayudado para andar. El nuevo monarca decidió no ratificar el tratado de paz al que habían llegado Abderraman III y Ordoño III, con lo que los musulmanes en represalia infringieron una tremenda derrota a los cristianos en una rápida aceifa que resultó humillante para el Rey leonés.
En el 958 el Conde Fernán González, otrora aliado suyo, fomentó una conspiración para colocar en el trono a su yerno Ordoño IV, al que había casado con su hija Urraca cuando esta quedó viuda de Ordoño III. Derrotado, Sancho I se refugia junto a su abuela Toda Aznárez y su tío García Sánchez I en Pamplona. Estos le ayudarán a recuperar el trono leonés, aunque para ello han de pactar con Abderraman III y rendirle pleitesía, ya que Navarra no era lo suficientemente fuerte como para enfrentarse sola a León. Tratado por un médico árabe, perdió los kilos que le sobraban hasta convertirse en una persona ágil y fuerte. Entonces marchó sobre León con un ejército musulman, obligando a Ordoño IV a abandonar el trono y a refugiarse en Asturias, pero por poco tiempo ya que los asturianos se sometieron a Sancho I de inmediato. En el año 960 todo León estaba de nuevo bajo su mandato.
Tras la muerte de Abderraman III (961) tanto el Rey leonés como el navarro intentaron olvidarse de lo pactado con Al-Andalus. Sin embargo el nuevo Califa Al-Hakam II exigió la entrega de las diez fortalezas acordadas. Temeroso de que Ordoño IV pudiese recibir ayuda del Califa de la misma forma que la recibió él, Sancho I promete cumplir las condiciones. Pero la muerte de Ordoño IV hará que el Rey leonés incumpla el tratado, por lo que Al-Hakam II declara de nuevo la guerra a León, infringiendo grandes derrotas a los cristianos y obligándoles a firmar la paz. Posteriormente el Conde Gonzalo Sánchez se levanta en armas en Galicia. Hacia allí acude el Rey para sofocar la rebelión. Durante una entrevista con el Conde este le da a comer unas frutas envenenadas. Sitiéndose con las fuerzas minadas, Sancho I ordena que le lleven a León, pero muere en Castelo de Miño. Trasladados sus restos a León fue enterrado en la Iglesia de San Salvador junto a su padre Ramiro II y su hermano Ordoño III. Estuvo casado con Teresa Ansurez, de la que tuvo tres hijos: Ramiro III, Urraca y Ermesinda.