Im Mai 1974, nach der Nelkenrevolution, gründete Sá Carneiro die Partido Popular Democrata (PPD), welche später zur Sozialdemokratischen Partei (PSD) wurde. Zusammen mit Francisco Pinto Balsemão und José Magalhães Mota wurde er zum ersten Generalsekretär dieser Partei gewählt.
Er wurde mehrmals zum Minister ohne Geschäftsbereich in mehreren Regierungen ernannt und war Abgeordneter der Verfassunggebenden Versammlung sowie des späteren Parlaments sowie Professor an der Universität Lissabon.
Im November 1977 trat er von seinem Amt des Parteichefs zurück, wurde aber 1978 erneut in diese Funktion gewählt.
Francisco Sá Carneiro starb in der Nacht des 4. Dezember 1980, als sein Flugzeug auf dem Weg von Lissabon nach Porto nach dem Start über dem Lissaboner Vorort Camarate abstürzte. Zusammen mit ihm starben der Verteidigungsminister, Adelino Amaro da Costa, seine Lebensgefährtin Snu Abecassis, einige Berater sowie Kapitän und Copilot des Flugzeugs. Es konnte nie geklärt werden, ob der Absturz wegen technischer Mängel oder wegen eines Attentats erfolgte.
Unter der Regie von Patrícia Sequeira entstand der Kinofilm Snu als Filmbiografie, dessen Veröffentlichung 2019 erfolgt. In der Rolle von Francisco Sá Carneiro ist Pedro Almendra zu sehen.