Par la suite, Carlo Orlandi devient entraîneur adjoint de l'équipe d'Italie responsable des avants. Il a intégré la direction technique, au sein du giron fédéral, s'occupant dans un premier temps en 2001 de l'équipe nationale des moins de 19 ans; en 2002 il dispute la Coupe du monde des moins de 21 ans avec l'équipe nationale. Finalement, de 2003 à 2012, il a la responsabilité technique des avants de l'équipe d'Italie de rugby à XV; il travaille avec les sélectionneurs successifs John Kirwan, Pierre Berbizier, Nick Mallett et Jacques Brunel.