Після завершення ігрової кар'єри був призначений тренером координатором молодих кадрів «Феєнорда», одного з найуспішніших клубів Нідерландів.
2006 року ван Леувен був призначений помічником Генка ван Сте, який очолив академію «Шахтаря» (Донецьк) в Україні, а після уходу ван Сте в 2008 році, ван Леувен став її керівником.
У березні 2013 року Патрік вирішив покинути донецький клуб[3] і став директором казахстанської команди «Кайрат»[4]. За його час команда фінішувала на другому місці у чемпіонаті, майже пройшла кваліфікацію до групового етапу Ліги Європи у сезоні 2015/16, поступившись у плей-оф французькому «Бордо», та двічі вигравала Кубок Казахстану. Наприкінці 2015 року ван Леувен покинув казахський клуб.
24 червня 2016 року Ван Левен приєднався до «Маккабі» (Тель-Авів) на посаду виконавчого директора Департаменту молоді[5].Після відходу тренера команди Владимира Івича в кінці сезону 2019/20 ван Левен виконував обов'язки головного тренера старшої команди до призначення нового тренера. За цей час він виграв разом із командою титул володаря Суперкубка Ізраїлю, перемігши «Хапоель» (Беер-Шева) із загальним результатом 4:0[6]. У грудні 2020 року ван Леувен повернувся на тренерську посаду після звільнення Йоргоса Доніса[7]. У 2020/21 під його керівництвом команда посіла друге місце у Прем'єр-лізі та виграла Кубок Ізраїлю.
28 червня 2022 року був призначений головним тренером українського клубу «Зоря» (Луганськ). Контракт уклали на 3 роки. Після успішного виступу луганського клубу в чемпіонаті, в якому «Зоря» стала бронзовим призером чемпіонату України, Патрік ван Леувен отримав запрошення стати головним тренером чемпіона країни — донецького«Шахтаря». Втім у донецькому клубі нідерландець не затримався і вже 16 жовтня, на 106-й день після призначення, яке офіційно відбулося 3 липня, його було звільнено. Таком чином Ван Леувен встановив антирекорд серед постійних головних тренерів на чолі «Шахтаря» в історії клубу щонайменше за часів незалежності. При цьому цікаво, що останнім офіційним матчем ван Леувена на чолі «Шахтаря» став переможний матч у Лізі чемпіонів з «Антверпеном» на виїзді (3:2). Загалом на чолі «Шахтаря» ван Леувен провів 12 матчів в усіх турнірах, з яких 7 виграв, три зіграв внічию і два програв («Порту» і «Ворсклі»)[8].