2009年弗洛伦蒂诺回归皇马，重金打造了银河战舰二期。佩莱格里尼被任命为这艘豪华战舰的指挥官，已经取得巨大成功的佩帅被寄予了厚望，然而一个赛季过去了，皇马继续着四大皆空的局面。

佩帅不可谓不尽心尽力，面对一只重组的球队，佩帅很好的贯彻了他的执教理念。在赛季中期，皇马经历了伤病的考验，佩帅在轮换上捉襟见肘，但是凭借他独特的眼光，充分发掘了伊瓜因，马塞洛，范德法特等人的才华，帮助皇马挺过了最困难的时期，尽管从赛季初到结束，佩莱格里尼始终不善处理更衣室内与大牌球星的关系。

尽管银河战舰在那一年重金引进了c罗、卡卡和阿隆索等球星，但在国内仍被全面压制，欧冠也止步十六强，最终于2010年被穆里尼奥顶替。

一个赛季刚刚结束，很难完全去评定佩莱格里尼的执教。只能说失败中亦蕴含着成功，佩帅治下的皇马较上赛季还是有长足的进步，联赛九十六分就是最好的证明，这个创纪录的分数放在其它各大联赛早已是稳获冠军的积分。佩莱格里尼已经尽他最大的努力去掌舵银河战舰。赛季初皇马的建队方针就不是按照佩帅的思路进行的，他要求要买的卡索拉等人基本没到位，而他极力想挽留的罗本又被卖掉，可以说他治下的银河战舰是在一片质疑声中起航的。面对一支巨星云集的球队，难免传出不和谐的声音。

佩莱格里尼的另一大功劳就是针对皇马现有的阵容量身制定出了一个进攻体系。以c罗为核心，将攻防的速度无限度的提高。进攻时依靠球星超群的个人能力和团队配合，快速向对方禁区推进，强调一脚传球，在这个基础上，皇马的进攻火力十足，38场联赛下来一共打进了一百零二粒进球，仅落后于最后一轮打进八球的切尔西一球，防守也不赖，三十五粒丢球在西甲排名第二。

虽然佩莱格里尼的皇马创下无数纪录，但没有冠军，一切成空，这位外号智利工程师的皇马前主帅或许真的难于在皇马这样的豪门成功。