Carreira como treinador
Qatar
Depois dos trabalhos em Portugal, seguiu para times do Qatar, como o Qatar Sports Club e o Al-Shahaniya Sports Club. ganhando uma taça no Qatar Sport Clube ( taça Shaickh Tamin)
Paraná
Em 2014, o treinador teve passagem pelo Paraná, onde conquistou seis vitórias, quatro empates e quatro derrotas em 14 jogos, com um aproveitamento de 52%. Pediu demissão após ser eliminado nas quartas de final do estadual. o clube estava com salarios em atraso onde prejudicou muito o desempenho da equipe.
Ferroviária
Chegou à Ferroviária em outubro de 2014 e foi responsável por levar o clube à elite do futebol paulista após 19 anos, conquistando o título do Campeonato Paulista Série A2 com 3 rodadas de antecedencia . Teve aproveitamento de 78,4% em 17 jogos com 13 vitórias, um empate e três derrotas, além de 34 gols marcados e 12 sofridos. O melhor ataque e a segunda melhor defesa da competição.
Atlético Paranaense
Em 20 de abril de 2015, foi contratado pelo Atlético Paranaense para os últimos jogos do campeonato paranaense, para salvar a equipe do rebaixamento , no campeonato brasileiro teve excelente desempenho no primeiro turno, e a fragilidade do plantel veio a sentir no segundo turno onde o treinador Foi demitido do clube em 28 de setembro de 2015, após quatro derrotas seguidas no Campeonato Brasileiro. Milton Mendes teve 16 vitórias, cinco empates e 13 derrotas em 34 jogos. Ele deixou o Furacão no 11° lugar, sete pontos atrás do G-4 e sete à frente da zona de rebaixamento.
Kashiwa Reysol
Em 28 de outubro de 2015, Mendes fechou com o japonês Kashiwa Reysol. Em 12 de março de 2016, alegando problemas de saúde na família, o treinador pediu demissão do clube.
Santa Cruz
No dia 28 de março de 2016 foi contratado pelo Santa Cruz, tornando-se campeão com a equipe no final do torneio da Copa do Nordeste. Eliminou o Ceará nas quartas de final, o Bahia nas semifinais e o Campinense na final. Uma semana depois, conquistou o Campeonato Estadual contra o Sport na Ilha do Retiro. Iniciou o ano de estreia no clube com duas taças.
No Campeonato Brasileiro estava realizando uma fraca campanha estando na 19ª colocação com 18 pontos. Após a derrota para o São Paulo, pediu demissão. Milton Mendes deixou o Santa Cruz com o aproveitamento de 46,87% em 32 jogos, obtendo 12 vitórias, 9 empates e 11 derrotas.
Vasco da Gama
Em 19 de março de 2017, assinou com o Vasco da Gama, para substituir Cristóvão Borges. No dia 16 de abril de 2017, conquistou a Taça Rio.
Na equipe cruzmaltina ficou marcado pelo seu estilo "linha dura" e por sacar jogadores considerados "líderes" do elenco como o meia Nenê e o zagueiro Rodrigo, do qual, diferente de Nenê que retornou ao time titular algum tempo depois, acabou sendo negociado com a Ponte Preta. No dia 6 de agosto de 2017, após a partida entre Ponte Preta x Vasco, válida pela 19° rodada do Campeonato Brasileiro de 2017, câmeras de TV flagraram o zagueiro desferindo empurrões no então treinador vascaíno, do qual gerou um boletim de ocorrência contra o jogador e um jogo de suspensão, tempos depois a justiça condenou o jogador Rodrigo a pagar uma indenização por agressão, este dinheiro foi dado a instituição de caridade.
No dia 21 de agosto de 2017, Milton Mendes foi demitido, após 5 jogos sem vitórias no Brasileirão . Milton Mendes obteve 46,4% de aproveitamento no Vasco da Gama, muito abaixo do esperado, em 28 jogos com 11 vitórias, 6 empates e 11 derrotas. Deixou um legado de dar oportunidades a jovens jogadores da base do Vasco da Gama, tais como Paulinho (Bayern Leverkusen) a maior venda do Vasco em sua historia, Paulo Vitor, Mateus Vital, Andrey, Bruno Consendey, Ricardo Graça.
São Bento
Em 30 de agosto de 2019, assinou com o time de Sorocaba. Comandou o time por 11 jogos, com um baixo desempenho, sendo 2 vitórias, 3 empates e 6 derrotas. Pediu demissão depois de ter sido acusado por assedio, e meses depois foi considerado inocente.
Marítimo
Em dezembo de 2020 assumiu a equipe principal do Marítimo, após comandar a equipe sub-23.
Pediu demissão em 8 de março de 2021, após maus resultados na equipe.
Retrô
Em 3 de setembro de 2021, assinou contrato com o Retrô após a saída do então treinador Luizinho Vieira, comandou o time de Camaragibe apenas por dois jogos, por ter sido eliminado da Série D do Campeonato Brasileiro.,foi emprestado por alguns jogos pelo time iraniano onde tinha contrato, acabando por não ir para o clube iraniano, por causa do embargo dos USA e outros países.
Retorno ao Retrô
No dia 27 de março de 2025, o Retrô acertou a contratação de Milton Mendes. O treinador irá assinar um contrato válido até o final da Série C.
