Cocu was sinds de zomer van 2013 hoofdtrainer van PSV.  Aan het einde van het seizoen 2011/12 nam hij de Eindhovense ploeg al eens drie maanden als interim-trainer onder zijn hoede. Hij nam toen tijdelijk de taken over van de ontslagen hoofdcoach Fred Rutten en veroverde meteen de KNVB-beker.

De zes hoofdprijzen van PSV onder Phillip Cocu

2012: KNVB-beker

2015: Landskampioen en Johan Cruijff Schaal

2016: Landskampioen en Johan Cruijff Schaal

2018: Landskampioen

In het seizoen 2015/16 loodste Cocu PSV succesvol door de groepsfase van de Champions League en werd PSV in de achtste finale tegen Atlético Madrid na een bloedstollende penaltyreeks uitgeschakeld.

Cocu kende met PSV ook mindere fases. Zijn eerste seizoen werd sportief een mislukking en tot overmaat van ramp kampte de coach toen ook met gezondsheidsproblemen. Hij onderging in maart 2014 een rugoperatie waarbij een tumor werd verwijderd. Ook de jaargang 2016/17 verliep sportief teleurstellend waarna de kritiek op de coach weer groei toenam.

Magere Europese resultaten
Tegenover het Champions League-succes van 2015/16 staan de magere Europese resultaten in het seizoen 2013/14 en 2016/17. PSV overleefde toen de groepsfase van de Europa League niet.

LEES OOK: PSV over vertrekkende Phillip Cocu: 'Topcoach die vijf jaar perfect bij ons heeft gepast'

LEES OOK: PSV stelt Mark van Bommel aan als opvolger van Cocu: 'Hij is een winnaar in leren'