Тренерская карьера Луиса де ла Фуэнте начиналась в клубах низших испанских дивизионов «Португалете» и «Ауррера». 2 Затем он перешёл на работу в молодёжную команду «Бильбао Атлетик», в которой работал несколько лет. 2

13 июля 2011 года де ла Фуэнте был назначен главным тренером клуба «Алавес», но проработал в нём всего три месяца, проведя лишь 11 матчей, и 17 октября был уволен. 2

С июня 2013 года де ла Фуэнте возглавлял молодёжные команды Испании различных возрастов, с которыми добился заметных успехов. 2 Некоторые достижения:

• Летом 2015 года привёл юношескую команду к победе на чемпионате Европы (в финальном матче со счётом 2:0 была обыграна сборная России). 2
• Спустя четыре года подопечные де ла Фуэнте одержали победу на молодёжном чемпионате Европы, где их соперником по финалу стала сборная Германии. 2
• Сумел привести команду к серебряным медалям Олимпийских игр в Токио, в финальном матче потерпев поражение от сборной Бразилии со счётом 1:2. 2
• 8 июня 2021 года дебютировал в качестве главного тренера старшей сборной в товарищеском матче против Литвы. 1
• С 1 января 2023 года де ла Фуэнте занимает должность тренера сборной Испании, контракт рассчитан до 31 июля 2028 года. 5