Setelah pensiun dia banting setir menjadi pelatih. Karier kepelatihannya dimulai dari tim U-14 A Real Madrid.
Gelandang jenius yang membawa Spanyol juara Piala Dunia 2010 itu kemudian melatih Real Sociedad B antara tahun 2019 dan 2022. Berkat tangan dinginnya klub tersebut meraih promosi ke Divisi Kedua pada tahun 2021.
Alonso kemudian pindah ke Bayer Leverkusen pada 2022. Di sana dia mengukir sejarah yakni juara Bundesliga 2023-2024 tanpa pernah kalah.
Leverkusen juga dibawanya juara Piala Jerman dan Piala Super Jerman. Menarik disaksikan seperti apa racikan Alonso di Real Madrid.