В 2007 году начал работать тренером в школе челябинского «Трактора». С 17 февраля 2012 по 23 ноября 2015 года (с перерывом) — главный тренер «Белых Медведей», команды «Трактора» в МХЛ; с 18 октября 2014 по 6 февраля 2015 — член тренерского штаба основной команды «Трактора». Под руководством Гатиятулина «Белые Медведи» дважды были полуфиналистами плей-офф МХЛ (бронзовыми призёрами; 2014, 2015). Гатиятулин — серебряный призёр молодёжного чемпионата мира 2015 года как член тренерского штаба молодёжной сборной России. 23 ноября 2015 года назначен исполняющим обязанности главного тренера «Трактора». Под руководством Гатиятулина команда усилила игру, сократила на 12 очков отставание от зоны плей-офф, но не смогла туда пройти. 10 марта 2016 года Гатиятулин стал постоянным главным тренером «Трактора», с ним был подписан двухлетний контракт. С апреля 2018 года по май 2020 года — тренер национальной сборной России.. С июня 2018 года по апрель 2020 года — тренер ХК «СКА»