Il devient alors pensionnaire de la villa Médicis à Rome où il demeure quatre années. Fin 1869, il séjourne en Espagne au côté d'Henri Regnault pour copier les maîtres dont Vélasquez. Au moment du siège de Paris, les deux amis tentent de rentrer dans la capitale et de s'enrôler. Regnault est tué à Buzenval, et Laguillermie réussit à demeurer dans Paris durant la Commune, occupant l'atelier de son maître Bouguereau, qui était parti se réfugier à La Rochelle.