Karier kepelatihan

Milla pertama kali terlibat dalam pembinaan profesional pada 2007-08, membantu mantan rekan setimnya di Barcelona dan Madrid, Michael Laudrup di Getafe.

Pada musim panas berikutnya dia ditunjuk sebagai manajer nasional U-19, setelah penunjukan Vicente del Bosque sebagai manajer senior.

Di turnamen pertama Milla, kejuaraan Eropa UEFA 2009, tim tidak lolos dari babak penyisihan grup.

Namun, pada edisi 2010 di Prancis, ia memimpin Spanyol ke final, yang berakhir dengan kekalahan dari tuan rumah.

Kemudian di tahun yang sama, Milla menggantikan Juan Ramón López Caro di pucuk pimpinan tim U-21.

Meskipun menemukan situasi sulit saat kedatangannya, ia berhasil lolos ke kejuaraan Eropa 2011 setelah mengalahkan Kroasia dalam play-off dua kaki.

Pada tahap akhir di Denmark, Milla memimpin tim Spanyol U-21 meraih gelar ketiga mereka, setelah hanya kebobolan dua gol dalam lima pertandingan (empat kemenangan dan hanya sekali imbang).

Dia dipecat setelah timnya gagal lolos dari fase grup di Olimpiade Musim Panas 2012.

Pada Februari 2013, Milla diangkat di Klub Al Jazira UEA Pro League.
Pertandingan pertamanya sebagai penanggung jawab adalah kekalahan 3-1 di Tractor Sazi F.C. di babak penyisihan grup Liga Champions AFC.

Milla kembali ke Spanyol pada musim sepi 2015, menandatangani kontrak sebagai pelatih kepala klub Segunda División CD Lugo dan mengundurkan diri pada akhir Februari 2016 dalam keadaan yang tidak jelas.

Musim berikutnya, dalam kapasitas yang sama, dia bergabung dengan Zaragoza juga di level itu.

Dia dipecat setelah hanya empat bulan bertugas dan enam pertandingan tanpa kemenangan.

Pada 21 Januari 2017, Milla menggantikan Alfred Riedl di pucuk pimpinan Timnas Indonesia dengan menandatangani kontrak berdurasi dua tahun.