De trainerscarrière van Telê Santana begon in 1967 toen hij de jeugd van Fluminense onder zijn hoede had. Vier jaar later behaalde hij zijn eerste prijs Braziliaanse kampioenschap door met Atlético Mineiro de Campeonato Brasileiro te winnen. Tijdens het WK '82 en het WK '86 was hij bondscoach van het Braziliaans voetbalelftal dat bekendstaat als het kwalitatief sterkste voetbalteam aller tijden. Toch wist Brazilië op beide toernooien de wereldtitel niet te winnen. Tussen de twee WK's door was Santana actief in Saoedi-Arabië, waar hij met Al Ahly vier prijzen in de wacht sleepte. Zijn meest succesvolle periode als trainer bereikte hij echter in de jaren 90, toen hij met São Paulo FC prijs na prijs won. In die tijd was de club nauwelijks te verslaan. Onder de binnengehaalde prijzen bevond zich tot tweemaal toe de Copa Libertadores en tweemaal de Intercontinental Cup, waarin de sterkste ploegen van Zuid-Amerika en Europa tegenover elkaar stonden.
Vanwege ischemie werd hij in 1996 abrupt gedwongen zijn trainerscarrière te beëindigen. Zeven jaar later, in 2003 werd een deel van zijn linkerbeen geamputeerd, nadat de ischemie ook daar was geconstateerd. Na een ziekbed van een maand overleed hij op 21 april 2006 op 74-jarige leeftijd.