WisconsinEdit
W swoim pierwszym sezonie jako główny trener Wisconsin Badgers w 2006 roku, zespół Bielemy zakończył sezon regularny 11-1 (7-1 w Big Ten Conference play). Dzięki zwycięstwu 14-0 nad San Diego State 16 września 2006 roku, Bielema stał się trzecim trenerem Wisconsin, który wygrał trzy pierwsze mecze w swojej karierze. Później, wygrywając 24-3 nad Purdue 21 października, Bielema ustanowił rekord największej liczby zwycięstw dla pierwszorocznego trenera na UW – siedem. Pozostali dwaj trenerzy, którzy dokonali tego wyczynu to Philip King w 1896 roku i William Juneau w 1912 roku. Wygrywając 30-24 nad Fighting Illini 28 października, Bielema został pierwszym trenerem w historii Wisconsin, który wygrał osiem spotkań w swoim pierwszym sezonie. Następnie przedłużył rekord z dziewiątym zwycięstwem w dniu 4 listopada, pokonując Penn State Nittany Lions, 13-3. Dzięki zwycięstwu 24-21 nad Iowa Hawkeyes 11 listopada, Bielema został pierwszym trenerem w historii Big Ten, który wygrał dziesięć spotkań w swoim pierwszym sezonie. Z 35-3 porażką z Uniwersytetem w Buffalo 18 listopada 2006, Bielema został pierwszym trenerem w historii UW, który wygrał 11 spotkań w sezonie regularnym. Po zwycięstwie 17-14 nad Arkansas Razorbacks w Capital One Bowl 1 stycznia 2007 roku, został trzecim trenerem w historii NCAA, który wygrał 12 spotkań w swoim debiutanckim sezonie, kończąc go 12-1.
Bielema poprowadził Wisconsin do zwycięstw w 17 z 18 pierwszych spotkań. Jest to trzeci najlepszy początek kariery trenerskiej w historii Big Ten. Michigan’s Fielding H. Yost, który poszedł 55-0-1 od 1901 do 1905, i Ohio State’s Urban Meyer, który wygrał 24 proste gry, aby rozpocząć swoją karierę Big Ten miał lepsze początki. W przeciwieństwie do Bielemy, Yost i Meyer mieli już ustalone życiorysy trenerskie przed rozpoczęciem swoich kadencji w Big Ten.
16 października 2010 roku, Bielema’s Badgers pokonali #1-ranked Ohio State, 31-18, w Madison. Było to pierwsze zwycięstwo Wisconsin nad drużyną z #1-ranked od 1981 roku, kiedy to Badgers zdenerwowali Michigan. Zwycięstwo z Buckeyes będzie jego jedynym, ponieważ był 1-5 przeciwko Ohio State.
Bielema jest jedynym trenerem w historii Wisconsin, który stracił kolejne Rose Bowls.
Bielema został finalistą nagrody Bear Bryant Award 2010, która jest przyznawana trenerowi roku w futbolu akademickim. Pozostali finaliści to Chris Ault z Nevady, Gene Chizik z Auburn, Mark Dantonio z Michigan State, Jim Harbaugh ze Stanford, Chip Kelly z Oregonu, Gary Patterson z TCU, Bobby Petrino z Arkansas i Mike Sherman z Texasu A&M. Nagrodę otrzymał Chizik.
ArkansasEdit
4 grudnia 2012 r. ogłoszono, że Bielema opuszcza Wisconsin, aby zostać głównym trenerem Arkansas Razorbacks. Odszedł częściowo do trenera w Southeastern Conference, a częściowo dlatego, że czuł, że jego asystenci trenerzy nie były wypłacane wystarczająco dużo. Bielema zastąpił Johna L. Smitha, który w sezonie 2012 doprowadził Arkansas do rekordu 4-8, po tym jak osiem miesięcy wcześniej zwolniono Bobby’ego Petrino.
Pierwszy sezon Bielemy w Arkansas zaowocował ogólnym rekordem 3-9, w tym 0-8 w Southeastern Conference. Bielema odziedziczył spis uszczuplony z talentu i brak w rozwoju pod lame-duck Coach Smith. Startowy rozgrywający Bielemy również doznał kontuzji barku, która ograniczyła jego możliwości przez cały sezon. To był najgorszy wynik Razorbacks w SEC od czasu wejścia do konferencji w 1992 roku i ich pierwszy sezon bez zwycięstwa w konferencji od 1942 roku, kiedy byli członkiem Southwest Conference.
Drugi sezon Bielemy przyniósł znaczną poprawę, ponieważ Arkansas skończyło z wynikiem 7-6. Bielema wygrał swoje pierwsze dwa mecze SEC w dominujący sposób w listopadzie, pokonując #17 LSU wynikiem 17-0 i #8 Ole Miss wynikiem 30-0, aby osiągnąć kwalifikowalność do miski. Mimo że Arkansas przegrało swój pozostały mecz konferencyjny z Missouri, Razorbacks byli pierwszą nienotowaną drużyną w historii futbolu akademickiego, która pokonała dwóch kolejnych notowanych w rankingach przeciwników. Bielema poprowadził Arkansas do zwycięstwa w Texas Bowl, pokonując Texas 31-7.
W trzecim sezonie Bielemy zespół stracił przed sezonem powracającego do gry Jonathana Williamsa, który zdobył 190 jardów. Włamując się do nowego koordynatora ofensywy i dostosowując się do utraty trzech NFL draftowanych graczy defensywnych z przodu, Razorbacks zaczęli powoli, przegrywając z Toledo i Texas Tech w non-konferencji i zaczęli 2-4. Bielema złapał ogień w drugiej połowie sezonu, idąc 5-1 w ostatnich sześciu meczach, tracąc jeden mecz do Mississippi State na chybił trafił. Bielema zakończył rok, pokonując jednego ze swoich byłych mentorów, Billa Snydera, w AutoZone Liberty Bowl, jak Arkansas zbył Kansas State, 45-23, aby zakończyć sezon z rekordem 8-5.
Czwarty sezon Bielemy był topsy-turvy kampanii, która zakończyła się dwoma żenującymi porażkami z rąk Missouri w finale sezonu regularnego i Virginia Tech w 2016 Belk Bowl. W pierwszym przypadku jego drużyna straciła 17-punktowe prowadzenie w połowie meczu, a w drugim 24-punktowe prowadzenie w połowie meczu, które było największym dla Arkansas od co najmniej 1952 roku. Pokonanie Missouri spowodowałoby, że Bret Bielema poprawiłby swój rekord sezonu zasadniczego każdego roku w Arkansas. Straty doprowadziły do wymiany koordynatora defensywy Robba Smitha na byłego trenera Iowa State Paula Rhoadsa oraz innych zmian kadrowych wskazujących na zmianę schematu defensywy na 3-4.
Bielema był najwyżej opłacanym pracownikiem państwowym w Arkansas z pensją zgłoszoną na 4 200 000 $.
24 listopada 2017 r., Bielema został zwolniony po pięciu sezonach jako główny trener Arkansas po przegranej 48-45 w domu z Missouri Tigers. The Razorbacks dwukrotnie prowadził przez 14, ale stracił oba przewody. Po meczu Bielema powiedział dziennikarzom, że został poinformowany, że jest zwalniany, gdy schodził z boiska. Według Bruce’a Feldmana z Fox Sports, władze szkoły zdecydowały się ogłosić zwolnienie po meczu, aby Bielema miał szansę przemówić do drużyny po raz ostatni, zanim udadzą się do domu na Święto Dziękczynienia. Alternatywą byłoby dowiedzenie się o zwolnieniu za pośrednictwem mediów społecznościowych lub grupowej wiadomości tekstowej.
New England PatriotsEdit
Przed sezonem 2018 NFL, Bielema został zatrudniony przez New England Patriots jako defensywny konsultant głównego trenera Billa Belichicka. Bielema został awansowany przed sezonem 2019 na trenera linii defensywnej.
New York GiantsEdit
21 stycznia 2020 roku, Giants zatrudnili Bielemę jako ich trenera zewnętrznych linebackerów i starszego asystenta.
IllinoisEdit
19 grudnia 2020 roku ogłoszono, że Bielema zostanie głównym trenerem na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign, zastępując Lovie Smitha.
W dniu 19 grudnia 2020 roku ogłoszono, że Bielema zostanie głównym trenerem na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.