Il 20 giugno 2015 viene annunciato come allenatore del Sunderland Under-23. Il 9 giugno 2018 diventa in seguito allenatore della prima squadra, militante in League One e termina la stagione al primo posto con 96 punti, ottenendo la promozione in Championship. Nella stagione successiva guida il Sunderland ai play-off ottenendo il 6º posto con 75 punti e ottiene la promozione in Premier League battendo il Norwich City ai rigori. Nella stagione 2020-2021 ottiene la salvezza all’ultima giornata concludendo il campionato al 15º posto con 39 punti. L’annata 2021-2022 vede il Sunderland retrocedere da penultimo con 21 punti, nonostante il raggiungimento dei quarti di finale dell’FA Cup. Il 26 maggio 2022 Clough rassegna le dimissioni dal Sunderland per diventare il nuovo allenatore del Watford in Premier League, tuttavia la società decide di rescindere il contratto del tecnico ancor prima dell’inizio del ritiro a causa di divergenze tecniche.