Nach der Beendigung seiner aktiven Karriere versuchte sich Rudolf Vytlačil als Trainer in der Tschechoslowakei. Er trainierte unter anderem Baník Ostrava, Tatran Teplice und TJ Gottwaldow, ehe er 1957 vom Verband als Nationaltrainer nach Prag berufen wurde. Anfangs führte er gemeinsam mit Karel Kolský das Training, bald ging jedoch die alleinige Verantwortung auf Rudolf Vytlačil über. In seiner Betreuerzeit bis 1963 fällt eine der erfolgreichsten Ären der tschechoslowakischen Nationalmannschaft. 1960 konnte der letztmals ausgespielte Europapokal in Empfang genommen werden, bei der Europameisterschaft im selben Jahr belegte die Mannschaft nach einem 5:4-Sieg im kleinen Finale über Gastgeber Frankreich den dritten Platz. Den Höhepunkt bildet zweifellos die Teilnahme an der Weltmeisterschaft 1962 in Chile, bei der Vytlačils Mannschaft erst im Finale Brasilien 1:3 unterlag. Anschließend betreute er die Olympiaauswahl für Tokio 1964, die die Silbermedaille errang.