Бо́льшая часть тренерской карьеры Романцева была связана с московским «Спартаком», главным тренером которого он проработал с 1989 по 2003 год (с учётом перерыва в 1996 году), выиграв с ним восемь чемпионатов России и один чемпионат СССР, благодаря чему стал наиболее титулованным тренером в истории чемпионатов России по футболу.

Романцев руководил дважды сборной России в 1994—1996 и 1998—2002 годах, выведя её в финальные этапы чемпионата Европы по футболу 1996 и чемпионата мира по футболу 2002 годов, однако в обоих случаях не преодолевал с ней групповой этап этих турниров.
После ухода из «Спартака» Романцев работал в 2003—2005 годах в подмосковном «Сатурне» и московском «Динамо». В 2009—2012 годах он занимал должность тренера-консультанта «Спартака», после чего завершил активную тренерскую деятельность по состоянию здоровья и в связи с психологической усталостью.
С 2023 по нынешнее время советник в ПАРИ НН.
Около футбольные новости