Op 15 december 2014 werd Ivaylo Petev aangesteld als bondscoach van Bulgarije.
Op 27 september 2016 vertrok Ivaylo Petev bij Bulgarije en werd coach bij GNK Dinamo Zagreb. 
Op 27 januari 2021 werd Ivaylo Petev aangesteld als bondscoach van Bosnië en Herzegovina. 
Op 31 december 2022 vertrok Ivaylo Petev als bondscoach van Bosnië en Herzegovina.