Первая работа Вальверде в качестве тренера была с командой Атлетика Бильбао до 16 лет, клуб, который стал очень особенным для него. Вальверде в дальнейшем стал тренером команды в период с 2003 по 2005 годы.

Вальверде позже тренировал Эспаньол на протяжении двух сезонов, прежде чем начал работу в Греческом Олимпиакосе, где он выиграл чемпионат и кубок дважды. После этого славного сезона, он вернулся в Испанию, чтобы тренировать Вильярреал, где все пошло не так хорошо и был освобожден от своих обязанностей в своем первом же сезоне с "желтой подводной лодкой".

Он вернулся в Олимпиакос, вновь одержал победу в греческой Суперлиге в первом же сезоне, после чего его команда вновь выиграл чемпионский титул на следующий год.

После краткого перерыва Вальверде вернулся в Испанию,но на этот раз в Валенсию, прежде чем вернулся на Сан Мамес и тренировал Атлетик.

Его второй период работы в Баскским клубе был более успешным, и во время его работы произошел переход со старого на новый Сан Мамес. В начале сезона 2015/16, Вальверде покончил с 31-летней безтрофейной засухой Атлетика, победив Барсу Луиса Энрике в Суперкубке Испании. 1 июня 2017 года Эрнесто Вальверде стал новым тренером Барсы.