Na zijn actieve loopbaan stapte Denoueix het trainersvak in. Hij had geruime tijd de jeugdacademie van FC Nantes onder zijn hoede. Na het afscheid van Jean-Claude Suaudeau werd hij aangesteld als hoofdcoach. Denoueix leidde Nantes naar de Franse landstitel in het seizoen 2000/01. Enkele maanden later werd hij ontslagen vanwege teleurstellende resultaten en opgevolgd door Ángel Marcos. Als trainer-coach van Real Sociedad leidde hij deze Baskische club naar de tweede plaats in het Primera División 2002/03.
