Стойчо Младенов пое ЦСКА за пети път в своята треньорска кариера.  Той извежда „червените“ два пъти до шампионската титла, а преди това става първи и като помощник-треньор на Георги Василев през сезон 1996/97,  когато печели и Купата на България.

Стойчо поема ЦСКА за първи път през юни 2002 година и през пролетта на 2003-а триумфира с шампионския трофей. Под негово ръководство отборът записва много силен есенен полусезон, когато попилява Левски с 3:0. Раздялата му с клуба е на 15 октомври 2003 година след отпадането в евротурнирите от Торпедо (Москва) след дузпи.

 Winbet - победата е на върха на пръстите! (18+)

Вторият му период е от 12 март 2007 до 9 юли 2008 година. Тогава записва общо 36 победи, 9 равенства и само 4 загуби във всички турнири. През пролетта на 2008 година печели втората си титла като треньор на ЦСКА с разлика от 16 точки пред втория Левски и без загуба в първенството, с което влиза в историята. 

Третият му период е от 5 март 2012 до 4 януари 2013 година, когато не печели трофей. През пролетта на 2012 ЦСКА изпуска почти сигурната титла след загуба с 0:1 от Лудогорец в Разград в последния кръг.

Четвъртият му треньорски престой започва на 11 юли 2013 и завършва на 20 март 2015. ЦСКА изпада в тотална финансова криза, на ръба на оцеляването е. Въпреки това под ръководството на Стойчо ЦСКА играе на ниво и пак се конкурира с Лудогорец за първото място.

Младенов влиза в историята и със седемте си поредни победи над Левски като наставник на „червените“, постигнати в периода октомври 2012 – октомври 2014. 

7 явно е любима цифра не само на левскарите, но и на Стойчо, и заради друго. Той 7 пъти е ставал шампион на България в ЦСКА - четири пъти като футболист, два пъти като треньор и веднъж като асистент. 

Общият баланс на Стойчо на треньорското кормило на „армейците“ е 205 мача във всички турнири, 128 победи, 46 равенства и 31 загуби.