L'11 giugno 2019 viene ufficializzato come nuovo tecnico della , con cui firma un contratto di due anni con opzione di rinnovo per il terzo. Debutta sulla panchina giallorossa il 25 agosto 2019, nella gara di campionato pareggiata con il . Fa la sua prima apparizione da allenatore giallorosso in Europa League il 19 settembre seguente, contro il . Il 6 ottobre 2019, al termine della gara di campionato contro il , Fonseca viene espulso per la sua prima volta in giallorosso, assieme al collaboratore Nuno Romano. La sua squadra conclude il campionato 2019-2020 al quinto posto in classifica e l'estromissione agli ottavi in Europa League per mano del ed ai quarti in Coppa italia, eliminata dalla . Nonostante ciò, la squadra dimostra di avere un gran bel gioco capace di mettere in difficoltà qualunque compagine, soprattutto dopo che effettua il cambio di modulo (dal 4-2-3-1 al 3-4-2-1) nella partita contro il Napoli in trasferta.