В 1972 году вошёл в тренерский штаб сборной СССР, которую возглавил Всеволод Бобров. Занял пост старшего тренера сборной, которая под его руководством одержала победу на чемпионате мира 1975 (выиграв 10 матчей из 10), а через год праздновала триумф на Олимпийских играх. Однако два следующих чемпионата мира не принесли побед советской сборной в результате чего Кулагин оставил пост.