18 września 2000 roku został treneremlondyńskiej Chelsea, gdzie zastąpił swojego rodakaGianlukę Vialliego. Pierwszy sezon nie należał do udanych. Zajął szóste miejsce, gwarantujące udział w Pucharze UEFA. Latem 2001 roku rozpoczął przebudowę zespołu. Pozyskał między innymiFranka Lamparda zWest Hamu United,Boudewijn Zendena z Barcelony iWilliama Gallasa zOlympique Marsylia. Zmiany na niewiele się zdały. Chelsea ponownie skończyła ligę na szóstym miejscu. Osłodą miał być triumf w Pucharze Anglii do którego ostatecznie nie doszło, ponieważ w finale to Arsenal okazał się silniejszy.
Kolejny sezon to dalszy spadek popularności wśród fanów Chelsea. Krytyka podziałała mobilizująco – sezon 2002/03 Chelsea zakończyła na czwartym miejscu, premiowanym udziałem w kwalifikacjach Ligi Mistrzów, pokonując w ostatniej kolejce Liverpool 2:1.
2003 rok to przełom w historii Chelsea. Klub został przejęty przez rosyjskiego multimilioneraRomana Abramowicza. Ranieri wydał 120 milionów na transfery pozyskując między innymiJoe Cole’a,Juana Sebastiana Verona,Hernana Crespo,Claude Makelele, w tymDamiena Duffa za 17 milionów, ustanawiając rekord klubu. To właśnie w 2003 roku do Chelsea trafiłAdrian Mutu, który 14 miesięcy później został odsunięty od składu za pozytywne testy na obecność kokainy we krwi. Wielkie zakupy przyniosły efekty w postaci najlepszego od 49 lat sezonu – 2. miejsce w lidze (z rekordem meczów bez porażki, czego nie dokonała żadna drużyna oraz klubowym rekordem punktowym, i bramkowym – najwięcej strzelonych i najmniej straconych goli), automatyczny awans do fazy grupowejLigi Mistrzów, oraz półfinał Ligi Mistrzów.
Mimo to wielu oczekiwało większych sukcesów i narzekało na pracę Ranieriego, który w odpowiedzi tłumaczył się, że ciężko w ciągu jednego sezonu stworzyć z tak różnych piłkarzy drużynę i upierał się, że sezon zaliczyć należy do udanych. Największa fala krytyki spadła na niego po półfinałowym meczu zAS Monaco (kierowanego przezDidiera Deschampsa). W meczu wyjazdowym Chelsea przegrała 3:1, i mimo że w rewanżu prowadziła już 2:0, dała sobie wyrwać pewny awans ostatecznie remisując 2:2. Gdy w klubie pojawił sięRoman Abramowicz, jego pozycja była stale zagrożona i mimo wicemistrzostwaAnglii i dotarcia do półfinałuChampions League w 2004 roku został zwolniony i zastąpiony 31 maja przezJosé Mourinho.
Na nową posadę Ranieri nie musiał jednak długo czekać. W czerwcu 2004 roku po raz drugi został treneremValencii[1], gdzie zastąpiłRafę Beníteza, który przeniósł się doLiverpoolu. Pierwszym ruchem Ranieriego było sprowadzenie zawodników z Serie A –Marco Di Vaio,Stefano Fiore,Bernardo Corradiego iEmiliano Morettiego, jednak transfery te nie umożliwiły wykonania zamierzonych celów. Po dobrym starcie, kiedy zawodnicy zMestalla wywalczyli 14 punktów w sześciu meczach i zdobyli Superpuchar Europy pokonującFC Porto nastąpił kryzys. W październiku wygrali tylko jeden z siedmiu meczów i odpadli z Ligi Mistrzów. Krytyka spadła na Ranieriego nie tyle za nietrafione transfery, co za brak zaufania doPablo Aimara i uparte stosowanie taktyki, której używał w Chelsea. 25 lutego 2005 roku jego przygoda w Hiszpanii dobiegła końca po tym, jak Valencia została wyeliminowana zPucharu UEFA przezSteauę Bukareszt[2].
W latach 2007–2009 był treneremJuventusu. W pierwszym sezonie po powrocie doSerie A jego zespół zajął 3. miejsce zaInterem i Romą. W kwalifikacjach Ligi Mistrzów pokonałArtmedię Bratysława, w grupie trafił naReal Madryt,Zenit Petersburg orazBATE Borysów. W fazie grupie Juventus dwukrotnie zremisował z BATE, a kolejne punkty 4 przyniosły mu pojedynki z Zenitem. Juventus pod jego wodzą dwa razy pokonał Real Madryt (2:1 w Turynie, 2:0 w Madrycie). Piłkarzem meczu na stadionieSantiago Bernabeu byłAlessandro Del Piero, kapitan Juve, który dwukrotnie pokonałIkera Casillasa. Został za to nagrodzony owacjami na stojąco przez wszystkich obecnych, gdy w końcówce meczu zmieniał go młodyPaolo De Ceglie. W 1/8 finału trafił na swojego byłego pracodawcę – Chelsea F.C.. W pierwszym meczu, naStamford Bridge, ekipa Ranieriego uległa zespołowi kierowanemu przezGuusa Hiddinka 0:1 po goluDidiera Drogby. NaStadio Olimpico wTurynie Juventus szybko objął prowadzenie za sprawą golaVincenzo Iaquinty, na chwilę przed gwizdkiem kończącym pierwszą połowę wyrównałMichael Essien. W drugiej połowie czerwoną kartkę (drugą żółtą) otrzymał filar obrony Bianconerich,Giorgio Chiellini i w tym momencie szanse na awans spadły niemal do zera. W 74. minucie meczurzut karny wykorzystał Alessandro Del Piero, ale w 83. minucie ostatecznie zamknął wynikDidier Drogba. Po zdobyciu przezInter MediolanMistrzostwa Włoch i zajęciu przez Juventus 2. miejsca w sezonie2008/09, Ranieri został zwolniony na rzeczCiro Ferrary[3].
Ranieri został zwolniony z piastowanego wJuventusie stanowiska ze względu na okres niemal dwóch miesięcy bez zwycięstwa. Zainteresowanie tym szkoleniowcem wyraził zespółVfL Wolfsburg. Ostatecznie na początku września 2009 został szkoleniowcemRomy, z którą w sezonie2009/10 zdobył wicemistrzostwo zaInterem Mediolan. W lutym 2011 roku podał się do dymisji po przegranym spotkaniu zGenoą (4:3).
W sezonie 2013/14 wraz ze swoim zespołem zwyciężył w Ligue 2, awansując tym samym do najwyższego poziomu rozgrywek. Po kolejnym udanym sezonie, 20 maja 2014 roku został jednak zwolniony z roli szkoleniowcaAS Monaco, z którym jako beniaminek zdobył wicemistrzostwo Francji.
Od 28 lipca do 15 listopada 2014 był selekcjoneremreprezentacji Grecji. Powodem zwolnienia była słaba gra reprezentacji i kompromitująca porażka zWyspami Owczymi 0:1[5].
W lipcu 2015 r. Ranieri został szkoleniowcem angielskiegoLeicester City grającego wtedy wPremier League. 2 maja 2016 po remisieChelsea F.C. zTottenhamem Hotspur (2:2) jego Leicester City zostało sensacyjnie mistrzem Anglii[6]. W zespole Leicester City grał wtedyMarcin Wasilewski. Claudio Ranieri został zwolniony 23 lutego 2017 roku z powodu niesatysfakcjonujących wyników klubu w sezonie 2016/2017[7]. W momencie zwolnienia, mistrz Anglii zajmował siedemnaste miejsce w lidze oraz był po pierwszym meczu 1/8 finału Ligi Mistrzów z Sevillą (przegrał w Hiszpanii 1:2).
14 listopada 2018 Ranieri został ogłoszony szkoleniowcem angielskiego klubuFulham, występującego w rozgrywkachPremier League[8]. 28 lutego 2019 ustąpił z tej funkcji. W 17 meczach pod wodzą włoskiego trenera zespół z Londynu wygrał trzy spotkania, w trzech zremisował i aż 11 przegrał.
8 marca 2019 po 8 latach powrócił do klubu z Rzymu, zastępując na tym stanowisku zwolnionego po odpadnięciu z Ligi MistrzówEusebio Di Francesco. Ranieri podpisał kontrakt ważny do 30 czerwca 2019[9].