Durante la exploración del Monasterio de las Huelgas llevada a cabo a mediados del siglo XX se comprobó que la momia del infante Sancho yacía en su sepulcro, desnuda y descansando sobre un lecho de yerbas.
Su ataúd de madera, que medía 0´88 metros de largo, se hallaba forrado de brocado árabe y una cruz del mismo material sobre la tapa.
[5] Según otra teoría, el infante fue sepultado en la catedral románica de Burgos y, una vez levantada la catedral gótica, su sepulcro estuvo depositado en la Capilla mayor, en la capilla de San Enrique y en la capilla de San Nicolás, por ese orden.
[6] Actualmente su sarcófago se expone en el claustro bajo de la catedral de Burgos con la leyenda: «Sarcófago románico del Infante Don Sancho, hijo Alfonso VIII, RIP 1180.
Procede de la catedral románica del s. XII».