Fait baron de l'Empire le , il retourne dans la péninsule ibérique où il prend la tête de la division de dragons attachée à l'armée du Portugal. Cette dernière, forte de trois brigades sous les généraux Lorcet, Cavrois et Gardanne, aligne près de hommes répartis en vingt-deux escadrons. Lors de l'invasion du Portugal en septembre 1810, Trelliard dirige une force de couverture composée de quatre régiments de dragons lors du siège de Ciudad Rodrigo. Le caractère particulier de cette campagne, face à un adversaire difficilement saisissable, oblige ses cavaliers à remplir des missions d'éclairage, de reconnaissance et de lutte anti-guérilla. La division Trelliard est placée à l'avant-garde, mais après la bataille de Buçaco le , le maréchal Masséna ordonne au général Montbrun de remplacer Trelliard au commandement de l'avant-garde et confie à ce dernier la direction de la réserve de cavalerie.