Van Marwijk blev efter sit karrierestop træner, og har siden da stået i spidsen for adskillige hollandske og udenlandske klubber, blandt andet Fortuna Sittard, Feyenoord og Borussia Dortmund Hamburger S. Med Feyenoord vandt han i 2002UEFA Cuppen.[2] I 2008 blev han udnævnt som træner for det hollandske landshold, som han førte helt frem til finalen ved VM i 2010, efter undervejs at have besejret blandt andet Brasilien og Uruguay. I finalen blev holdet dog besejret 1-0 af Spanien efter forlænget spilletid.
