Ekim 1957'de, teknik direktör López Herranz'ın hastalanması üzerine, 1958 Dünya Kupası elemeleri maçlarında geçici olarak Meksika millî takımının teknik direktörlüğünü yaptı. 1960'ta, millî takımın teknik direktörlüğüne getirildi. Trelles teknik direktörlüğünde Şili'de düzenlenen 1962 Dünya Kupası'na katılan Meksika, grup aşamasında turnuvaya veda etti. Takıın, 1963 CONCACAF Şampiyonası'na da grup aşamasında veda etmesinin ardından millî takımdaki görevinden ayrılsa da 1964'te tekrar bu göreve getirildi. Tokyo'daki 1964 Yaz Olimpiyatları'ndaki futbol turnuvasında takım, grup aşamasında turnuvadan elendi. 1965 CONCACAF Şampiyonası'nda şampiyonluğa ulaşan takım, 1966 Dünya Kupası'nın grup aşamasında elenirken 1967 CONCACAF Şampiyonası'nı ikincilikle, 1969 CONCACAF Şampiyonası'nı ise dördüncülükle tamamladı. Meksiko'nun ev sahipliğinde düzenlenen 1968 Yaz Olimpiyatları'ndaki futbol turnuvasında yarı finale kadar yükselen Meksika, bu aşamada Bulgaristan'a kaybetti. Üçüncülük maçında ise Japonya'a yenilerek turnuvayı dördüncülükle tamamladı. 1969'da millî takım teknik direktörlüğü görevinden ayrıldı.