W sezonie 2007/2008 Stal wygrała rozgrywki I ligi (19 zwycięstw w 22 meczach) i powróciła do Ekstraklasy. W sezonie 2008/2009 ponownie spadła do I ligi. W sezonie 2009/2010 wygrała w I lidze wszystkie 22 mecze, awansując do Superligi. Ponadto jej zawodnik Grzegorz Sobut, który zdobył 174 bramki, został królem strzelców rozgrywek.
W sezonie 2010/2011 Stal Mielec wygrała 11 meczów, jeden zremisowała i 10 przegrała. Z 4. miejsca w tabeli przystąpiła do gry w fazie play-off. W ćwierćfinale pokonała Warmię Olsztyn (34:29, 28:34, 41:32), natomiast w półfinale przegrała z Vive Kielce (29:40, 26:46, 28:44). W rywalizacji o 3. pozycję zmierzyła się z MMTS-em Kwidzyn. Po pierwszych dwóch meczach w Kwidzynie był remis 1:1, także dwa kolejne spotkania rozegrane w Mielcu nie wyłoniły zwycięzcy. Dopiero piąte spotkanie, które odbyło się 1 czerwca 2011 w Kwidzynie, zadecydowało o brązowym medalu – Stal przegrała w nim różnicą jednej bramki (23:24), kończąc rozgrywki na 4. miejscu. Rundę zasadniczą sezonu 2011/2012 Stal ponownie zakończyła na 4. miejscu (13 zwycięstw, jeden remis, osiem porażek). W ćwierćfinale play-off pokonała Azoty-Puławy (28:23, 21:28, 25:23), natomiast w półfinale przegrała z Vive Kielce (23:36, 24:42, 26:42). W rywalizacji o 3. miejsce ponownie zmierzyła się z MMTS-em Kwidzyn.