51-aastane portugallane alustas treenerikarjääri kodumaal ning juhendas hooajal 2013/14 Portot, ent vallandati märtsis. Seejärel jõudis ta Bragaga Euroopa liigas veerandfinaali, kus meeskond pidi tunnistama Donetski Šahtari paremust; hooaja lõpus sai temast Ukraina suurklubi juhendaja ning tema käe all võitis Šahtar kõigil kolmel hooajal nii liiga kui karika.

AS Roma peatreenerina pääses tema võistkond Euroopa liiga poolfinaali ning kuigi teda seostati selle järel pikalt Tottenham Hotspuriga ja ka Newcastle Unitediga, lõi ta tunamullu käed Prantsusmaa klubiga Lille, kelle aitas lõppenud hooajal Ligue 1's neljandaks.

Fonseca lõi kevadel teisena lõpetanud, aga linnarivaalile Interile lausa 19 punktiga kaotanud AC Milaniga käed kolmeks aastaks. Alates 2019. aastast Milano punast klubi juhendanud ja tiimi ka meistriks aidanud Stefano Pioli otsustas aasta enne oma lepingu lõppu ameti maha panna.