Ia dipecat setelah timnya gagal lolos dari fase grup di Olimpiade Musim Panas 2012.
Pada Februari 2013, Milla ditunjuk menjadi pelatih tim Liga Pro UEA, Al Jazira Club. Pertandingan pertamanya sebagai pelatih adalah kekalahan 1-3 dari Tractor Sazi F.C. pada Liga Champions AFC 2013.
Milla kembali ke Spanyol pada 2015, menandatangani kontrak sebagai pelatih kepala klub Segunda División, CD Lugo dan mengundurkan diri pada akhir Februari 2016 dalam keadaan yang tidak jelas.
Pada musim berikutnya, dalam kapasitas yang sama, ia bergabung dengan Zaragoza juga di Segunda División, dipecat setelah hanya empat bulan bertugas dan enam pertandingan tanpa kemenangan.
Baca Juga:BREAKING NEWS! Luis Milla Resmi Latih Persib Bandung
Pada 21 Januari 2017, Milla menggantikan Alfred Riedl di pucuk pimpinan timnas Indonesia dengan menandatangani kontrak berdurasi dua tahun. Pada Oktober 2018, kontraknya diputus oleh Persatuan Sepak Bola Seluruh Indonesia.
Kini Luis Milla resmi menjadi pelatih Persib Bandung.
