A mudança para o Plymouth Argyle é o quarto cargo de treinador da carreira de Rooney, que até à data não conseguiu estar à altura dos seus dias de jogador.
"Assumir este cargo no Plymouth Argyle parece ser o próximo passo perfeito na minha carreira", disse Rooney num comunicado do clube.
"Esta é uma oportunidade de fazer parte de um projeto empolgante. Estou ansioso por ajudar a construir um plantel de jogadores para jogar um futebol expansivo - e para entreter o Green Army", acrescentou.
O técnico de 38 anos foi demitido após apenas 83 dias no comando do Birmingham, no início deste ano.
Rooney venceu apenas dois dos 15 jogos que disputou à frente dos Blues, o que contribuiu para a sua despromoção à League One.
Antes disso, teve uma curta passagem pelo DC United, da Major League Soccer.
Mas o recordista de golos de sempre do Manchester United teve sucesso em circunstâncias difíceis durante o seu primeiro trabalho no Derby County, quando o clube entrou em administração administrativa.
"Ao longo do processo de entrevista, Wayne demonstrou ser um candidato apaixonado, inteligente e conhecedor, com vontade de provar o seu valor e desenvolver a sua carreira de treinador", afirmou o presidente do Plymouth, Simon Hallett.
"As suas ambições e objetivos coincidem perfeitamente com os nossos e sentimos que ele é o candidato perfeito para proporcionar o futebol emocionante e ofensivo que todos gostamos de ver e para nos ajudar a cumprir a missão do clube", acrescentou o líder do clube.
O Plymouth evitou por pouco a despromoção na sua primeira época de regresso ao segundo escalão do futebol inglês, em 14 anos, terminando em 21.º lugar no Championship.