Terminata la carriera da calciatore, Galtier ha speso i seguenti dieci anni - dal 1999 al 2009 - lavorando come allenatore in seconda con Marsiglia, Aris Salonicco, Bastia, Al-Ain, Portsmouth, Sochaux, Lione e, soprattutto, Saint-Etienne.
Nel dicembre del 2009, però, viene promosso in qualità di allenatore della prima squadra dei Verts subentrando ad Alain Perrin, fresco di esonero. Dopo aver centrato una brillante salvezza alla prima stagione, sotto la sua guida i risultati della squadra progrediscono nelle stagioni a venire fino alla conquista del piazzamento valso la qualificazione all'Europa League, competizione disputata ininterrottamente dal 2013 al 2017, oltre ad una Coppa di Lega vinta nel 2013.
A gennaio del 2018, Galtier subentra sulla panchina del pericolante Lille, riuscendo anche in questo caso a scongiurare lo spettro di una retrocessione in Ligue 2. Nelle annate successive, però, la crescita del club è esponenziale e nell'ordine arrivano un secondo, un quarto posto e, su tutti, lo spettacolare trionfo in Ligue 1 nella stagione 2020/21, chiusa al primo posto davanti al PSG.
Nell'estate seguente saluta da vincitore accettando la corte del Nizza, ma in Costa Azzurra vi rimarrà per una sola stagione, condita dal quinto posto finale in campionato.
Ad attenderlo, infatti, c'è il pluridecorato PSG di Messi, Mbappé e Neymar. In altre parole, un'occasione irripetibile. Alla guida dei parigini Galtier vince il titolo e anche la Supercoppa di Francia, ma il rapporto con lo spogliatoio si deteriora in maniera progressiva e sfocia, a fine anno, nella separazione definitiva.