Olga Sánchez lleva inmersa en la investigación desde 2004, uno de los procesos más importantes de la historia judicial española, en la que colabora con el juez Juan Del Olmo.

El 4 de mayo de 2004 pasó a formar parte del grupo organizado por la Fiscalía, formado por seis fiscales especializados en terrorismo fundamentalista islámico, tras el acuerdo alcanzado entre el fiscal general del Estado, Cándido Conde-Pumpido, y el fiscal jefe de la Audiencia Nacional, Eduardo Fungairiño.

Estos determinaron que Olga Sánchez, se dedicara de manera exclusiva al esclarecimiento de los atentados del 11 M y de los acontecimientos ocurridos con posterioridad.

Defensa de la Policía

Precisamente acerca de este sumario en la entrevista que concedió en abril de 2006 al periodista Iñaki Gabilondo en el programa "Noticias Cuatro":

Sánchez salía así al paso de la campaña mediática desatada por algunos medios que criticaban su labor, la del juez y ponían en duda toda la investigación policial y judicial.

Tras el procesamiento decretado el 10 de abril de 2006, por el juez del Olmo contra 29 personas, Olga Sánchez recurrió el auto el 11 de abril para que Basel Ghalyoun, fuera considerado autor material de los atentados, pues el magistrado no le incluyó como tal por el reconocimiento realizado por algunos testigos, ofrecía dudas.

La Fiscalía General del Estado le abrió el 11 de mayo de 2006 un expediente por falta muy grave por no haber pedido en plazo la prorroga de la prisión de Saed El Harrak, que quedó en libertad el 10 de mayo, al cumplir dos años en prisión preventiva.

Olga Sánchez pidió el 10 de mayo de 2006 a la juez Teresa Palacios, que sustituye a Juan del Olmo, aunque estuviera fuera de plazo, que prorrogara la prisión de El Harrak, basándose en la existencia de elementos nuevos, pero esta no apreció novedad y decretó su puesta en libertad.

La Fiscal exponía que según la ley, podía no computarse como tiempo de prisión los cuatro días que Harrak estuvo detenido por la Policía. Además hacía hincapié en la posible implicación de El Harrak en el intento de atentado el 2 de abril de 2004 contra el AVE en Mocejón (Toledo), que es competencia de la juez Teresa Palacios.

15 de junio

La fiscal Olga Sánchez dejará de estar adscrita en exclusiva a la investigación del 11-M a partir del 15 de junio, cuando entregue al fiscal jefe de la Audiencia Nacional, Javier Zaragoza, un borrador del escrito de calificación con la petición de penas para los 29 procesados.

Zaragoza en la Junta de fiscales celebrada el 6 de junio solicitó a Olga Sánchez este proyecto de escrito calificación sobre el 11-M, porque "es el procedimiento habitual en casos de gran trascendencia", aunque faltan varios meses para presentar el escrito de calificación por los atentados del 11-M, pues antes de ese trámite el sumario debe estar concluido y elevado a la Sala de cara a la celebración del juicio.

Cuando lo entregue a Zaragoza, dejará de llevar exclusivamente la causa del 11-M y deberá hacerse cargo de las que le sean designadas en el Juzgado Central de Instrucción número seis, al que continuará estando adscrita junto al fiscal Miguel Angel Carballo, según el reparto de tareas acordado en la Junta de Fiscales.

Esta decisión no significa que Olga Sánchez sea apartada de la investigación del 11-M, ya que continuará haciéndose cargo de esta causa como hasta ahora con el apoyo de la fiscal María José Checa.