Mondonico inizia la carriera da allenatore nel 1979 come tecnico delle giovanili della Cremonese, quando gli viene affidata la prima squadra grigiorossa nel corso del campionato di Serie B 1981-1982. Rimane al timone della squadra fino al 1986, e nella stagione 1983-84 riesce a compiere un miracolo: fare tornare in A i lombardi dopo 54 stagioni. Dopo limmediata retrocessione in B del 1984-1985, passa al Como, con il quale ottiene un nono posto in A.
Nella stagione 1987-1988 viene ingaggiato dallAtalanta, in B, ottenendo subito la promozione in massima categoria. Nelle due stagioni successive ottiene un sesto e un settimo piazzamento in A, con la qualificazione alla Coppa Uefa. Gli anni 90 sono quelli del Torino. Tra il 1990-1991 e il 1993-1994 siede sulla panchina dei granata, in Serie A, ottenendo i migliori risultati della sua carriera. Indimenticabile, durante gli anni del Toro, la protesta ad Amsterdam nella finale di Coppa Uefa 1991-1992, quando, in segno di protesta verso larbirtaggio agitò una sedia in aria.
“In momenti come questo si fa sempre tanta fatica a trovare le parole, forse perché non ce ne sono. Se nè andato un pezzo importante di storia atalantina, ma mai potrà essere dimenticato. Ciao mister, ciao Mondo”. Con queste parole lAtalanta ricorda Mondonico, che ha indossato la maglia nerazzurra sia da giocatore sia da allenatore. “Il Presidente Antonio Percassi e tutta la famiglia Atalanta con grande commozione sono vicini alla moglie Carla, alle figlie Francesca e Clara, ai familiari tutti, e partecipano al loro profondo dolore”, aggiunge il club bergamasco in una nota sul suo sito ufficiale.
“Ciao Mondo, ci mancherai”. Così il Torino, su Twitter, piange la scomparso di Mondonico, allenatore granata tra il 1990 e il 1994.