Anunciado como novo técnico do São Paulo, Émerson Leão retorna ao clube onde teve uma bem sucedida passagem entre 2004 e 2005. O trabalho realizado pelo treinador teve curta duração, mas montou a base que seria campeã mundial meses depois sob o comando de Paulo Autuori.
Leão assumiu o São Paulo na sétima colocação do Brasileirão de 2004, como substituto de Cuca. Sob o comando do treinador, o time do Morumbi encerrou a competição nacional em terceiro lugar e obteve a vaga para a Libertadores do ano seguinte.
Em 2005, Leão foi o técnico na conquista do Campeonato Paulista, em campanha que teve apenas uma derrota, e fazia bom trabalho na Libertadores quando optou por sair do clube. Na ocasião, o treinador alegou motivos particulares e pediu para deixar o cargo, que foi ocupado por Autuori nas conquistas do torneio continental e do Mundial de clubes.
Em sua curta passagem, Leão obteve um aproveitamento de 68,8% dos pontos disputados, melhor desempenho de um treinador do clube nos últimos anos. Muricy Ramalho (64,4%) e Paulo Cesar Carpegiani (66,6%) foram os técnicos que mais se aproximaram desta marca.
Sob seu comando, o São Paulo marcou 103 gols e sofreu apenas 46. Dirigiu o time em oito clássicos, tendo obtido quatro vitórias, três empates e apenas uma derrota.