Tihonov valmensi aloitti uransa Dynamo Moskovan valmentajana vuonna 1964. 12 vuotta ja pari seuraa myöhemmin hänestä tuli Neuvostoliiton maajoukkueen päävalmentaja. Tehtävää hän hoiti vuoteen 1994 ja vielä kerran kauden 2003-2004. Valmennusuransa hän päätti TsSKA:n valmentajana vuonna 2009.
Tihonovin saavutuksiin kuuluu yhdeksän MM-kultaa, kolme olympiakultaa, 13 Venäjän mestaruutta ja yksi Kanada Cupin voitto. Hänet valittiin jääkiekon Hall of Fameniin vuonna 1998.