Na twee jaar belandde Pereira opnieuw bij FC Porto, waar hij ditmaal de assistent werd van hoofdcoach André Villas-Boas. Onder leiding van het duo veroverde Porto zijn 28e landstitel en de Europa League. Nadien vertrok Villas-Boas naar Chelsea en nam Pereira het roer over als hoofdcoach. Hij tekende een contract voor twee seizoenen bij de Portugese topclub. In augustus 2011 sleepte hij met de supercup zijn eerste prijs in de wacht. Diezelfde maand verloor hij wel de UEFA Super Cup na een 2-0 nederlaag tegen FC Barcelona. In 2012 won hij zijn eerste landstitel als hoofdcoach.