Il 1º aprile 2008 subentra a [[Silvio Baldini]] sulla panchina del [[Catania Calcio|Catania]]. Il debutto in Serie A come allenatore del Catania avviene il 6 aprile vincendo contro il {{Calcio Napoli|N}} per 3-0. La settimana successiva perde il derby con il [[{{Calcio Palermo Calcio|Palermo]]N}} fuori casa per 1-0. Il 7 maggio esce dalla semifinale di [[Coppa Italia 2007-2008|Coppa Italia]] con la {{Calcio Roma|N}} con il risultato di 1-1 dopo che all'andata gli etnei avevano perso per 1-0. Il 18 maggio, pareggiando ancora con la Roma a Catania per 1-1 e grazie ai risultati di {{Calcio Parma|N}}-[[Inter]] (0-2) ed [[Empoli Calcio|Empoli]]-[[Livorno Calcio|Livorno]] (2-1), ottiene la salvezza in [[Serie A 2007-2008|Serie A]] per i siciliani avendo collezionato 8 punti in 7 partite (2 vittorie, 2 pareggi e 3 sconfitte).
Nel [[Serie A 2008-2009|campionato 2008-2009]] è ancora allenatore della squadra etnea centrando nelle prime cinque partite tre vittorie, un pareggio contro la [[Juventus]] e una sconfitta contro l'[[Inter]] arrivando anche a toccare il primo posto in classifica per qualche ora alla 7ª giornata con 14 punti. Il 19 ottobre vince il derby con il [[Palermo {{Calcio| Palermo]]|N}} per 2-0. Terminato il girone d'andata all'undicesimo posto con 25 punti e a +10 dalla zona retrocessione, nel girone di ritorno, dopo aver inizialmente attraversato il momento peggiore del campionato (2 punti in 6 partite tra gennaio e febbraio ed eliminazione in [[Coppa Italia 2008-2009|Coppa Italia]] ad opera della [[Juventus]]), il Catania si allontana definitivamente dalla zona retrocessione con due vittorie consecutive contro {{Calcio Reggina|N}} e [[Palermo {{Calcio| Palermo]]|N}}, con quest'ultima che, conseguita al Barbera di Palermo con il risultato storico di 0-4, permise al Catania di ritrovare la vittoria in trasferta dopo 33 turni e stabilire il record di gol di scarto realizzati in una partita fuori casa. La salvezza matematica arriva alla 35ª giornata con tre turni d'anticipo, nonostante la sconfitta casalinga contro la [[ACF Fiorentina|Fiorentina]]. La domenica successiva, battendo il {{Calcio Napoli|N}} in casa per 3-1, il Catania ottiene l'allora record di punti conquistati in [[Serie A]] (43). A termine di questa gara Zenga annuncia l'addio alla società etnea.
