Millas erste Trainerstation war "UD Puçol" in der Saison 2006/07. Das Drittligateam aus der Provinz Valencia führte er in seiner Premierensaison auf Platz zwölf. Anschließend assistierte er in der Saison 2007/08 Michael Laudrup beim spanischen Erstligisten FC Getafe. Ab 2007 trainierte er zunächst die spanische U-17-Nationalelf und ab 2008 die spanische U-19-Nationalelf. Letztere führte er bei der EM 2010 in Frankreich ins Finale des Turniers. Dort unterlag Spanien dem Gastgeber mit 1:2. Nach diesem Turnier wurde er Trainer der spanischen U-21-Auswahl und führte diese 2011 zum Titel bei der EM in Dänemark. Nach dem Ausscheiden Spaniens bei der Olympiade in London wurde er entlassen. Im Februar 2013 übernahm er den Trainerposten bei al-Jazira Club.