Napoléon Bonaparte le nomme successivement écuyer cavalcadour (1802) et général de brigade (1805). Defrance prend alors la tête des deux régiments de carabiniers à cheval de la division du général Nansouty avec lesquels il charge à Austerlitz et à Auerstaedt ainsi qu'à la bataille de Wagram. Fait général de division en 1811, il est placé à la tête de la de cuirassiers de Nansouty (dont font partie les carabiniers) lors de la campagne de Russie et participe à l'attaque de la redoute Chevardino durant la bataille de la Moskova. Après la retraite de Russie, il sert en Allemagne et en France, où il s'illustre aux batailles de Montmirail et de Reims avec les gardes d'honneurs.