Seit dem 1. Februar 2002 arbeitete Heuberger als verantwortlicher Juniorentrainer für den Deutschen Handballbund. Am 1. November 2004 wurde er Assistent von Heiner Brand und Co-Trainer der deutschen Männer-Nationalmannschaft. Mit dieser konnte er im Jahr 2007 die Weltmeisterschaft feiern. Am 1. Juli 2011 wurde er Nachfolger von Heiner Brand als Bundestrainer der deutschen Handball-Nationalmannschaft. Bei der Weltmeisterschaft 2013 erreichte er den 5. Platz. Nachdem er die Qualifikation für die Olympischen Spiele 2012, die Europameisterschaft 2014 und die Weltmeisterschaft 2015 verpasst hatte, wurde sein zum 30. Juni 2014 auslaufender Vertrag nicht verlängert. Im April 2017 übernahm er die A-Jugend des TuS Schutterwald. Seit dem Dezember 2018 ist er wieder beim DHB als Trainer der Juniorennationalmannschaft tätig.