На чемпионате Европы 1996 года болгары не вышли из группы, после чего тренер покинул команду. В 1998 он возглавил «Спартак» из Варны. В том же году вернулся в ЦСКА, с которым работал до 2000 года. В 2003 тренировал китайский «Ляонин», в 2007 некоторое время руководил сборной. В 2008 году Пенев сменил в ЦСКА Стойко Младенова, который ушёл из-за финансовых проблем. В 2009, после поражения в матче Кубка Болгарии его заменили на племянника Любослава Пенева.