W 2005 roku został trenerem CB Estudiantes, jednak na początku 2006 roku został zwolniony z powodu słabych wyników w lidze ACB 2005/2006 (6 zwycięstw, 9 porażek).
Reprezentacja Hiszpanii Juan Antonio Orenga trzykrotnie prowadził reprezentację Hiszpanii U-20 (2006–2007, 2010–2012, 2015–2016), z którą dwukrotnie zdobył mistrzostwo (2011, 2016), wicemistrzostwo Europy U-20 (2007) oraz 3. miejsce na mistrzostwach Europy U-20 2010 w Chorwacji, po wygranej 86:79 w decydującym meczu z reprezentacją Chorwacji U-20, rozegranym 18 lipca 2010 roku w Zadarze. Prowadził także reprezentację Hiszpanii U-19 (2009–2010) oraz reprezentację Hiszpanii U-18 (2012).
W latach 2008–2012 był asystentem selekcjonerów reprezentacji Hiszpanii: Aíto García Renesesa podczas turnieju olimpijskim 2008 w Pekinie oraz w latach 2009–2012 Sergio Scariolo.
W listopadzie 2012 roku FEB (Hiszpański Związek Koszykówki) poinformował, że od 2013 roku Orenga będzie pełnił funkcję selekcjonera reprezentacji Hiszpanii. Na mistrzostwach Europy 2013 w Słowenii, których drużyna La Roja była faworytem, zajęła 3. miejsce po wygranej 92:66 w decydującym meczu z reprezentacją Chorwacji, rozegranym 22 września 2013 roku na Arena Stožice w Lublanie.