Pablo Machín a Numancia ifjúsági akadémiáján kezdte pályafutását. Az 1993–1994-es szezonban öt mérkőzésen pályára lépett a másodosztályban szereplő felnőtt csapatban, de többségében a tartalékcsapatban kapott lehetőséget. 1998-ban, 23 évesen egy súlyos térdsérülés miatt visszavonult a profi élsporttól.[1]
2000-ben visszatért Numanciában, ahol kinevezték az utánpótlás élére. 2006-ban ő lett a tartalékcsapat edzője. A szezon végén a negyedosztály rájátszásába vezette a csapatot, majd az első csapatnál nevezték ki másodedzőnek.[2]
2011. május 30-án őt nevezték ki a Numancia vezetőedzőjének a távozó Juan Carlos Unzué helyére.[3] Két szezont töltött a csapat élén.[4]
2014. március 9-én a másodosztályú Girona vezetőedzője lett,[5] akiket a 2016–17-es szezon végén feljuttatott az élvonalba. Korábban, a 2014–15-ös szezon végén 3. lett a Gironával a Sehgunda Divisionban, de a feljutásért játszott play-offban nem sikerült kiharcolni az élvonalbeli szereplést.
A 2017–18-as szezont megelőzően szerződést hosszabbított a csapattal.[6] Az idény végén 10. helyen zárt az újonc együttessel, amely csak hét ponttal maradt le az európai kupaszereplésről. Egyik kiemelkedőbb eredménye volt a csapatnak a Las Palmas elleni hazai 6–0-s győzelem.[7]
Machín 2018. május 28-án a Sevilla vezetőedzője lett. Kétéves szerződést írt alá a klubbal,[8] de a vártnál gyengébb szereplés miatt 2019. március 15-én menesztették, egy nappal a cseh Slavia Praha elleni vereséget követően.[9]
2019. október 7-én az RCD Espanyol élére nevezték ki.[10] December 23-án menesztették.[11]
