理事長である櫻井富夫の強い要請で、その2年前に開校したばかりの私立の常総学院に移り事務職員兼体育教官助手として着任し、1984年9月1日監督に就任した。就任3年目の1987年のセンバツで甲子園に出場し、夏大会ではエースの島田直也や当時1年生の仁志敏久などを擁して準優勝を果たす。伊良部秀輝の尽誠学園（香川）、木村龍治と後藤孝志の中京（愛知）、大会屈指の豪腕だった川島堅の東亜学園（西東京）などの注目の好投手や名門校をいとも簡単に退けていく戦いぶりが「木内マジック」と呼ばれ、以降木内の代名詞として流通していくようになる。それから3年連続で甲子園に出た後、辞任の噂も飛び交ったが結局そのまま常総の監督を続け1993年の夏大会で4強、翌1994年のセンバツで準優勝、1998年の夏で8強と常総学院を野球の名門校へと定着させていく。ただ1990年代は「今の子はイエスマンが多い」などと取手二高時代のような選手の反発心のなさを嘆いたり選手の自主性を育てようとノーサイン野球を試みて失敗するなど、指導方針に悩みや迷いが多い時期でもあった。ところが2000年代になり、70歳を超えて木内は迷いが完全に吹っ切れたように結果を出しはじめる。2001年のセンバツでは強豪相手に次々と接戦をものにし、決勝で7-6で仙台育英を破って常総学院で初の優勝を果たす。しかしこの頃から視力も衰え始めて試合でも眼鏡をかけるようになり、2003年5月18日には「選手を育てる気力がなくなった」ことを理由に勇退を表明する。注目された最後の夏の大会はアンダーハンドの飯島秀明のキレのある球が冴え渡って勝ち進み、決勝で東北（宮城）のダルビッシュ有（現・シカゴ・カブス）をバントを使わない強攻策で打ち崩し4-2で破って有終の美を飾る。この年の戦力自体は特に優れていたわけではなく、坂克彦を中心とする質の高い守備を特徴とするチームで甲子園での本塁打もゼロだった。木内もインタビューで「どうして私の最後の夏にこんなにツキまくるのか」と述べた。
阪神タイガースのファンである実父の影響で、幼少期から甲子園球場で阪神戦を頻繁に観戦。5歳だった2006年に同球場で初めて観た高校野球の試合が、第88回全国高等学校野球選手権大会決勝だった。斎藤佑樹を擁する早稲田実業がこの試合でチームを初優勝に導いたことが、後に同校への進学を決めるきっかけになったという。小学1年時から軟式野球を始めたが、「文武両道」を掲げる家族の方針どおりに勉強と野球を両立させた結果、同志社中学校へ進学。在学中は、当初は枚方ボーイズに所属しレギュラーを獲得していたが途中で大阪福島シニアへ移籍すると、4番打者や捕手を任された。当時のチームメイトに、小園海斗、増田陸、2018年に大阪桐蔭高等学校の主将として甲子園球場の全国大会でチームを春夏連覇に導いた中川卓也などがいる。中学3年時の2015年には、松山坊っちゃんスタジアムで開かれたU-15アジアチャレンジマッチ2015に、野球日本代表の一員として小園と揃って出場。捕手としての選出だったが、実際には「5番・一塁手」に起用された。その一方で、第97回全国高等学校野球選手権大会で1歳年上（当時は早稲田実業学校高等部1年生）の清宮幸太郎が4番打者として活躍する姿を甲子園球場で目の当たりにしたことから、「早稲田（実業）で4番を打ちたい」と決意。同志社中学校が中高一貫校であったにもかかわらず、中学校からの卒業を機に、早稲田実業学校高等部へ入学した。早稲田実業では、上記の実績を買われて、春季東京都大会後から清宮に代わって4番打者に抜擢。三塁手として起用されながら、3番に回った清宮などとのクリーンアップで注目を集めた。1年秋の東京都大会では、日本大学第三高校との決勝戦で、清宮から5三振を奪った櫻井周斗から9回裏の打席で2点本塁打。チームをサヨナラ勝利と翌2017年の第89回選抜高等学校野球大会出場へ導いた。その直後に出場した明治神宮野球大会でも、通算3試合で9打数5安打1本塁打6打点と活躍したことによって、高校の部の準優勝に貢献。新2年生として臨んだ翌年の選抜大会でも、通算2試合で9打数5安打2打点を記録するなど、大舞台で勝負強さを発揮した。チーム事情で5月の関東大会から捕手へ再び転向したが、対外試合によっては投手として登板することもあった。清宮が卒業（北海道日本ハムファイターズへ入団）した3年時の2018年には、主将を務めるとともに、「3番・三塁手」として打撃へ専念。夏の選手権西東京大会では、4回戦で2打席続けて2点本塁打を放ったが、八王子学園八王子高校に敗れた。それでも、2本目の本塁打で、在学中に対外試合で放った本塁打が通算で68本にまで達した。早稲田大学への進学も視野に早稲田実業学校へ入学したため、3年夏の選手権西東京大会で敗れた後には、卒業後の進路をめぐって家族会議を10回近く重ねた。前年の清宮と同じ経緯をたどったが、結局は清宮に続く格好で、プロ志望届を日本学生野球協会へ提出。2018年のNPBドラフト会議で、福岡ソフトバンクホークスから3巡目で指名されると、契約金5,000万円、年俸600万円（金額は推定）という条件で入団した。背番号は55。この背番号については、入団会見で、「松井秀喜の（現役選手時代に付けていた）背番号の数字と、（高校の先輩でソフトバンク球団会長の）王貞治が（読売ジャイアンツ内野手時代の1964年にセントラル・リーグ公式戦で記録した）本塁打の総数を連想した」と述べている。