Cuatro años después de su retirada, y con tan solo 32 años, Marcelino comenzó su carrera como entrenador en las categorías inferiores del fútbol español, concretamente con el Deportivo Lealtad, antes de regresar al lugar donde empezó, pero como entrenador del filial del Sporting de Gijón.
Marcelino permaneció con el filial durante dos años, de 2001 a 2003, antes de llegar al banquillo del primer equipo, entre 2002 y 2005, aunque fracasó en el ascenso a Primera División.
Lo que Marcelino no logró con el Gijón, sí lo consiguió con el Recreativo de Huelva, al que dirigió en 2005, logrando el ascenso a Primera División en su primera temporada, antes de alcanzar el octavo puesto en la Liga la temporada siguiente.
Esa posición fue la mejor en la historia del Recreativo en el campeonato de Liga, lo que ayudó a Marcelino a conseguir el premio al mejor entrenador del torneo por primera vez en su carrera.
Tras su logro histórico con el Recreativo, Marcelino decidió embarcarse en una nueva experiencia con el Racing y, en una única temporada, lo llevó a alcanzar el sexto puesto en la Liga española, el mejor de su historia en el campeonato, clasificándose para la Copa de la UEFA.
Aun así, Marcelino continuó su periplo, esta vez rumbo al Real Zaragoza en Segunda División, donde se llevó el premio al mejor entrenador del torneo tras conducir al equipo al ascenso a Primera.
Lo curioso es que Marcelino volvió a llevarse el premio al mejor entrenador de la Liga española unos 10 años después, concretamente en 2019, después de conducir al Valencia a la conquista de la Copa del Rey.