Hij werd coach van het senioren nationaal voetbalteam van Kroatië op 25 juli 2006, nadat Zlatko Kranjčar werd ontslagen. Hij werd geassisteerd door Aljoša Asanović, Robert Prosinečki, Nikola Jurčević en Marijan Mrmić. Bilić deed het goed, hij zorgde er mede voor tijdens het EK 2008 kwalificatie wedstrijden de hoogste score ooit voor Kroatië neer te zetten. Met 7-0 versloeg de ploeg het nationale team van Andorra. Ook wist Kroatië te stunten door tweemaal van Engeland te winnen waardoor de Engelsen niet naar het EK gingen.