Trelles est également celui qui a dirigé le plus souvent l'équipe du Mexique avec 106 matches entre 1958 et 1976[3]. Sélectionneur durant toute la décennie de 1960, c'est sous sa houlette que le Mexique commence à se faire un nom dans le concert international. En effet, lors du Mondial de 1962, au Chili, il obtient la première victoire mexicaine en phase finale de Coupe du monde, face à la Tchécoslovaquie (3-1). Quatre ans plus tard, El Tri tient en échec la France et l'Uruguay à l'occasion de la Coupe du monde de football 1966 avant de succomber face au pays organisateur. Par ailleurs, Trelles remporte le Championnat de la CONCACAF 1965 et atteint les demi-finales du tournoi olympique joué à domicile en 1968.