Como entrenador:
Comienza en el Deportivo Pereira como asistente técnico en el 2007 jugando una temporada con el cuadro matecaña y dos juegos por la promoción frente a Academia Fútbol Club de la capital del país. Desde el año 2008 fue asistente técnico del entrenador Santiago Escobar (hermano de Andrés Escobar) en el Independiente Medellín. Luego que Escobar tuviera malos resultados al mando del equipo en el Torneo Apertura, que dejaron al club 'Poderoso' en el último lugar de la tabla de posiciones, Leonel Álvarez es nombrado como entrenador oficial del DIM ( deportivo independiente medellin ), en el debut como entrenador lleva al Deportivo Independiente Medellin al título llevándose la quinta estrella para su equipo en el torneo finalización de la copa Mustang 2009 (actualmente copa postobon) en una campaña sin precedentes donde se clasifica anticipado a los cuadrangulares y ya en estos se clasifica anticipado a la final del torneo donde derota al Huila como visitante 1-0 en el partido de ida y empata 2-2 en el cierre de la final como local dándole el título de campeón y esta como unos de los mejores técnicos de Colombia.
Como director técnico:
Tras su retiro, el profesor Álvarez empezó a preparase para convertirse en Director Técnico, carrera que comenzó en el Deportivo Pereira en el 2007, donde se desempeñó como Asistente Técnico.
En el 2008, Leonel se unió a Santiago Escobar nuevamente como asistente en un nuevo proceso que comenzaba en el Medellín, club que lo vio nacer. Durante el 2008, Leonel logró un subcampeonato con el Medellín en el segundo semestre, sin embargo en el torneo clausura el club no clasificó a los cuadrangulares y Santiago Escobar renunció a su cargo. Con la partida del “Sachi” se abrió la puerta para que Leonel se encargara del equipo y debutara oficialmente como técnico. Esta oportunidad fue bien aprovechada por el profesor Álvarez y en su primer semestre como DT del Medellín consiguió el título logrando la mejor campaña de un club en torneos cortos.
Esta gran presentación con el equipo antioqueño le valió a Leonel el llamado para que asistiera entre el 2010 y 2011 a Hernán Darío Gómez en un nuevo proceso de la Selección Colombia de Mayores, experiencia que fue vital para que el 8 de septiembre del 2011 fuera ratificado como Director Técnico de la Selección de Mayores.
Se desempeñó como asistente técnico de la Selección de fútbol de Colombia al lado del profesor Hernan Dario Gómez, desde el 2010 en varios partidos amistosos, así como en la Copa América 2011 jugada en Argentina, hasta la renuncia del profesor Hernan Dario Gómez enagosto de 2011.
Es el Director Técnico de la Selección de fútbol de Colombia desde el 3 de septiembre del 2011 donde debuta en partido amistoso frente a la Selección de Honduras jugado en Estados Unidos con vistas a la en preparación para las eliminatorias sudamericanas del Mundial de Fútbol Brasil 2014.
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