Parreira total berpartisipasi di 6 edisi Piala Dunia. Rinciannya adalah jadi pelatih Kuwait (1982), Uni Emirat Arab (1990), Brasil (1994 dan 2006), Arab Saudi (1998) dan Afrika Selatan (2010)
Milutinovic menorehkan salah satu karir paling luar biasa dalam sejarah Piala Dunia sebagai pelatih pertama – dan satu-satunya – yang memimpin lima negara berbeda dalam lima turnamen berturut-turut. Perjalanannya dimulai dengan tuan rumah Meksiko pada tahun 1986, ketika El Tri mencapai perempat final sebelum kalah dari Jerman Barat melalui adu penalti.
Empat tahun kemudian, dia merancang salah satu kejutan terbesar di Italia 1990. Milutinovic membimbing Kosta Rika ke babak 16 besar dalam penampilan pertama negara itu di turnamen tersebut. Milutinovic kemudian mengulangi prestasi tersebut dengan tuan rumah AS di Piala Dunia berikutnya, dan sekali lagi dengan Nigeria di Perancis 1998, sebelum memimpin Cina ke final perdana pada tahun 2002.
Milutinovic tercatat berpartisipasi dalam 5 edisi Piala Dunia bahkan dengan negara berbeda. Rinciannya adalah jadi pelatih Meksiko pada 1986, Kosta Rica (1990), AS (1994), Nigeria (1998) dan Cina (2002).