Materijalom na ova dva albuma okrenuli su se više zrelijoj pop publici, što je na kraju rezultiralo sve manjim brojem prodanih primjeraka albuma. Prije nego što su se razišli 1982. godine snimili su Dinamovu himnu.

Kad je 1983. godine "Prva ljubav" snimala svoj drugi album, Sanja je upoznala Rajka Dujmića. Njihov tadašnji menadžer angažirao je Rajka kao producenta. Sanja Doležal danas tvrdi da je Dujmić nije doveo u Nove fosile, štoviše, tvrdi da se protivio njezinom dolasku. Smatrao je da nakon Đurđice na njezino mjesto treba doći netko barem jednako dobar, što Sanja tada nije bila. Slobodan Momčilović Moka rekao joj je da su njezina mladost i vedrina glavni aduti, pa je  pristala ući u Fosile. A onda se dogodila ljubav s Rajkom Dujmićem. - Bili smo u vezi, što ću skrivati. Nemam se čega sramiti – govorila je. Prvi album s Novim fosilima  prodan je u više od 200 tisuća primjeraka, a sljedeći "Budi uvijek blizu" u 690 tisuća. Prvu godinu nije bila svjesna kakvu je odgovornost preuzela nakon odlaska Đurđice Barlović. Uz bendu je sazrijevala pjevački.

U "Novim fosilima" Sanja je bila od 1983. do 1991. te ponovno od 2005. godine. S grupom je postigla velike uspjehe, snimila albume prodane u stotine tisuća primjeraka i nastupala na rasprodanim koncertima. 

S 25 godina bila je na vrhu, radila je što voli, a publika ju je obožavala. Vrhunac karijere je bio 1987. godine kada su osvojili četvrto mjesto na Eurosongu. -Nevjerojatan je osjećaj, ponos i strah su se izmjenjivali u te tri minute koliko traje pjesma „Ja sam za ples” – govorila je. Sanja se unatoč slavi i obožavanju ipak osjećala nepotpuno. Nedostajala joj je duhovna dimenzija. Kad je došla na seminar duhovne obnove kod fra Zvjezdana Linića, smirila se. U vjeri i danas nalazi smisao i mir.

U jednom intervjuu priznala je kako je godinu dana bila u vezi s Draženom Petrovićem, tvrdila je da se radilo o velikoj ljubavi. - Imala sam tada dvadeset i dvije godine, a u tim godinama kad voliš, stvarno voliš – kazala je Sanja. U to vrijeme bila je i studentica sociologije.

Dvije godine je na turnejama učila i davala ispite. Onda ju je statistika, na drugoj godini fakulteta, pokopala. Nakon što je pala četiri puta na ispitu, odustala je od studiranja. Kad je 1985. godine umro Slobodan Momčilović Moka na njegovo je mjesto došao Nenad Šarić. Dvije godine Sanja i Neno bili su dobri prijatelji, a onda se dogodio „klik“. I tog su dana pričali kao i uvijek ali su se drugačije pogledali. Deset dana poslije počeli su živjeti zajedno. 1994. godine rodila je sina Luku, a poslije i kćer Leu. 

Nenad Šarić umro je 2012. godine od snažnog moždanog udara. - On je čovjek s kojim sam poželjela dočekati starost držeći se za ruke i šetajući uz rijeku. Nažalost... to se neće ostvariti - rekla je Sanja nakon smrti supruga. Devet divnih godina s Fosilima prekinuo je rat i svatko od njih krenuo je svojim putem. Tada se Sanji dogodio prvi susret s televizijom. Snimila je "Jel' me netko tražio?", "Sedmu noć", "Radio Nja-Nja", da bi uslijedio i poziv s RTL-a da dođe na audiciju. - Te dvije godine, uz Fosile, profesionalno su najljepše iskustvo u mom životu. Sve što sam privatno voljela - upoznavati ljude, razgovarati i družiti se - postalo mi je posao. Rado kažem da sam imala puno sreće u profesionalnom životu jer sam pjevala u Fosilima i vodila "Sanju" - kaže. S Hrvojom Kraševcem nastupila je u petoj sezoni showa "Ples sa zvijezdama", a danas je članica žirija popularnog showa "Do posljednjeg zbora". Sanja Doležaj je jedna od pjevačkih ikona popularne, zabavne glazbe u Hrvatkoj.

Sanja je bila i uspješna voditeljica na HRT-u a od prosinca 2016. je na RTL-u.