El entrenador, Zamorano, confió en él como titular indiscutible, participando en un total de 27 encuentros (sólo se perdió los dos primeros, cuando aún no era jugador morado, y el desplazamiento a Plasencia en la jornada 22, que se saldó con empate a cero). En ellos marcó un total de 18 goles (fue el máximo goleador del equipo), destacando los tres que marcó en La Balastera contra el Atlético Zamora en un espectacular partido que acabó con victoria morada por 7-4.
La temporada no fue todo lo buena que se esperaba después del impulso de la fusión y, aunque los morados llegaron a liderar la tabla al principio de la segunda vuelta, luego se desmoronaron y sólo una última reacción en las últimas jornadas le permitió acabar tercero, pero muy lejos de los dos primeros clasificados, Cacereño y Burgos, que fueron los que jugaron las fases de ascenso a Segunda.

Finalizada la temporada, Zamorano dejó el banquillo morado, fichando Maside para sustituirle. Sanz estuvo negociando con Pontevedra y Calvo Sotelo de Puertollano, pero finalmente el 31 de Julio renovó su contrato con el Palencia, y estuvo en la presentación oficial del equipo un día después.
Empezó la temporada del mismo modo que la anterior, jugando y marcando, esta vez con victoria morada por 3-4 sobre el Salmantino en El Calvario. Como un año antes, volvió a disputar 27 partidos, perdiéndose dos por sanción tras haber sido expulsado en un polémico partido en el José Zorrilla, con nueva derrota ante el Europa Delicias por 2-1.
Esta temporada marcó 14 goles, siendo superado en esta faceta por Boni, Collado y Fraile, que anotaron 16 tantos cada uno. Esta temporada los morados tampoco consiguieron clasificarse para disputar las fases de ascenso a Segunda, al acabar en la cuarta plaza, a sólo tres puntos de Béjar y Europa Delicias que sí lo lograron y a dos del Cacereño, que también se quedó fuera. Faltando cuatro jornadas para el final, Maside presentó su dimisión, ocupando el banquillo de forma interina Garona, durante una semana y finalmente Héctor Martín, que tampoco continuó el año siguiente.
El Real Madrid jugó esta temporada dos amistosos en La Balastera. En el primero, que finalizó con victoria del Palencia por 4-3, no participó Sanz, pero sí lo hizo en el segundo, con victoria merengue por 2-3, siendo además el autor de los dos goles morados.

En el verano de 1962, el Palencia fichó a Tito, hasta entonces entrenador del Europa Delicias, para hacerse cargo del banquillo, con el objetivo de volver a intentar el ascenso a Segunda. La temporada no empezó bien para Sanz, que en la primera jornada se lesionó en el minuto 37, aunque aguantó en el campo hasta el final del partido (entonces no había la posibilidad de hacer cambios, salvo que se lesionase el portero).
Después se supo que se había fracturado el peroné y debería estar de baja unos dos meses. Su retorno al once no se produjo hasta la décima jornada, en la victoria del Palencia por 2-0 ante el Europa Delicias, convirtiéndose nuevamente en titular indiscutible. Sin embargo, estaba escrito que aquella no iba a ser la temporada del madrileño que, en el mes de Febrero, después del partido en que los morados derrotaron por 2-0 a La Bañeza, fue apartado del equipo por indisciplina y recibió poco después la baja del club. La temporada finalizó con el Palencia en segunda posición, disputando la tristemente célebre promoción en que cayó contra el Badalona. Sanz llegó a disputar 11 partidos en los que marcó dos goles. En temporadas siguientes siguió jugando al fútbol en equipos como el Badajoz, Ciudad Real, Ensidesa y Candás.

Pero no terminó ahí la relación del madrileño con el Palencia. El 21 de Julio de 1971, Julián Vaquero renunció a seguir entrenando a los morados, después de una exitosa temporada que finalizó con la promoción de ascenso a Segunda perdida con el Oviedo.
Un día más tarde, la directiva anunció la contratación de Armando Sanz, que ya había ejercido como entrenador en el Candás, su último equipo como jugador, y la Ponferradina. El objetivo era, como mínimo, igualar lo logrado la temporada anterior, y para ello se reforzó al equipo.
Después de una buena pretemporada, en la que los morados sólo perdieron dos partidos, ambos en La Balastera y por el resultado de 1-2, teniendo como rivales al Oporto y el Real Madrid, empezó la Liga con una visita al Atlético Madrileño. La inesperada derrota por 4-1 empezó a encender la luz de alarma, pero la posterior victoria por 3-1 sobre el Talavera, seguido de la buena imagen que dio el equipo en Salamanca pese a perder por 3-2 y el posterior triunfo por 2-0 ante el Calvo Sotelo de Andorra, parecieron enderezar el rumbo.
Sin embargo, el primer punto que se escapó de La Balastera, un empate a cero frente al Plus Ultra, provocó la renuncia de Armando Sanz y el fichaje de Manolín, ex-jugador internacional del Athletic, que tampoco terminaría la temporada en el banquillo morado. De este modo, con sólo cinco partidos dirigidos desde el banquillo, el madrileño salió por segunda vez del Palencia.

Estadísticas

	Temporadas	Partidos Jugados	Goles Marcados
Tercera	3	65	34
TOTAL	3	65	34

Primer Partido Oficial	25-Septiembre-1960: Rec. Europa Delicias 2 - 1 Palencia C.F. (Tercera)
Primer gol oficial	25-Septiembre-1960: Rec. Europa Delicias 2 - 1 Palencia C.F. (Tercera)
Último partido oficial	3-Febrero-1963: Palencia C.F. 2 – 0 La Bañeza C.F. (Tercera)
Último gol oficial	20-Enero-1963: Palencia C.F. 4 – 1 C.D. Juventud (Tercera)
Entrenadores	Zamorano, Maside, Héctor Martín y Tito