Der bis dato jüngste Erfolgstrainer der Bundesligageschichte tritt in Hoffenheim das erste Mal ins Scheinwerferlicht. Als Nachwuchstrainer wird er 2014 mit 26 Jahren der jüngste U19-Meistertrainer mit den A-Junioren der TSG. 2015 gibt der Vorstand bekannt, dass Nagelsmann als Nachfolger von Huub Stevens als Cheftrainer für die kommende Saison geplant sei.
Als der Niederländer aus gesundheitlichen Problemen im Februar 2016 ausfällt, übernimmt der Trainee frühzeitig das Zepter. Zum Zeitpunkt der Vertragsunterschrift hat er noch nicht mal seine Trainerausbildung vollständig beendet, doch dieses hält ihn nicht vom Erfolg ab: In 13 Spielen führt der 28-Jährige die fünf Punkte vom 16. Platz entfernte Mannschaft mit hoher taktischer Flexibilität zum vorzeitigen Klassenerhalt am 33. Spieltag. Unter ihm entwickelt die Mannschaft eine lange vermisste Heimstärke und erreicht bis Saisonende fünf Siege.
Eine Saison später bringt er sein Team auf den vierten Tabellenplatz und schafft es in die Champions-League-Playoffs. 2018 qualifiziert sich die Mannschaft mit Rang drei direkt für die Champions League. Der Klub spielt durch Nagelsmann erstmals international und setzt Rekordsummen um.