L'Espagnol de 40 ans, qui a signé un contrat jusqu'au 30 juin 2024, remplace le Suisse Gerardo Seoane, remercié après un début de saison désastreux du Bayer en Bundesliga.
Après huit journées, le club est avant-dernier avec 5 points et une seule victoire pour cinq défaites.
"Avec Xabi Alonso, nous avons pris sous contrat un entraîneur qui fut pendant de nombreuses années un professionnel de classe mondiale, un stratège intelligent et couronné de succès dans trois des plus difficiles ligues en Europe", a déclaré le directeur sportif du club, Simon Rolfes.
Alonso renoue le lien avec la Bundesliga où il avait terminé sa carrière de joueur, à l'été 2017, en bouclant son dernier contrat avec le Bayern après trois saisons passées à Munich conclues par trois titres de champion.
"Je me souviens de Leverkusen comme d'un excellent club du temps où j'étais en Allemagne", a déclaré Alonso, cité dans le communiqué. Le club avait "toujours des joueurs super et je vois aussi dans l'équipe actuelle beaucoup de qualité", a-t-il estimé.
"J'ai vite compris dans mes discussions avec le club que, malgré la situation actuelle difficile, il continue d'avoir des objectifs ambitieux. Cette tâche me tente beaucoup et je suis sûr que nous parviendrons" à réaliser ces objectifs, a-t-il ajouté.
Le directeur sportif a aussi remercié Gerardo Seoane pour avoir fait "du bon travail pendant près d'un an et demi". Mais "hélas, nous avons dévié du chemin du succès" et le club entend y remédier en changeant d'entraîneur, a-t-il dit.