Kollers Trainerkarriere begann in der Saison 1997/1998 beim FC Wil 1900. Im Januar 1999 wechselte er zum FC St. Gallen 1879, wo er in der Saison 1999/2000 Schweizer Meister wurde. 2002 wechselte Koller zum Grasshopper Club Zürich und gewann in der Saison 2002/2003 erneut den Schweizer-Meister-Titel.
Danach führten ihn sein Weg nach Deutschland, wo er zunächst Cheftrainer des 1. FC Köln und später des VfL Bochum wurde. Bochum führte er im Jahr 2006 sofort in die Bundesliga und hielt den Verein drei Jahre in der höchsten Liga Deutschlands.
Für Aufsehen sorgte Marcel Koller auch als Nationalmannschafts-Trainer: Von November 2011 bis Oktober 2017 trainierte der gebürtige Zürcher die österreichischen Nationalmannschaft. Unter Koller qualifizierte sich Österreich zum ersten Mal seit 1998 wieder auf sportlichem Weg für einen Grossanlass, die Europameisterschaft 2016 in Frankreich.
Mit dem FCB wurde Marcel Koller 2019 Cupsieger und qualifizierte sich in dieser Saison für den Viertelfinal der UEFA Europa Leauge. Der FC Basel 1893 bedankt sich bei seinem abtretenden Trainer sowie bei seinen beiden Assistenten Thomas Janeschitz und Carlos Bernegger für die professionelle Arbeit der letzten beiden Jahre. Rotblau wünscht allen drei nur das Beste für ihre berufliche wie auch private Zukunft – Dangge für alles!