W 1571 roku posłował w imieniu króla polskiego na Węgry i do Siedmiogrodu. Brał udział w pogrzebie księcia Jana Zygmunta Zapolyi i elekcji księcia Stefana Batorego. Po powrocie do Rzeczypospolitej został starostą grodeckim.
W 1572 roku z rozkazu króla polskiego interweniował zbrojnie w Mołdawii. Mając nieliczne siły, nie udało mu się przywrócić na tron Bogdana IV. Mikołaj Mielecki zmuszony został wycofać się pod Chocim, gdzie skutecznie odpierał ataki wojsk tureckich i tatarskich oraz utrzymał pozycję do czasu przybycia posiłków i hetmana wielkiego koronnego Jerzego Jazłowieckiego.
Wyprawa mołdawska mimo braku odniesienia zwycięstwa przyniosła mu wielką popularność wśród szlachty i wojska. Król natomiast, doceniając talent dowódczy Mieleckiego, przyznał mu w nagrodę starostwo korczyńskie.
Podczas bezkrólewia w Rzeczypospolitej w 1572 roku Mielecki popierał początkowo kandydaturę Jana III Wazy. Był uczestnikiem zjazdu w Knyszynie 31 sierpnia 1572 rokuKarol Sienkiewicz, Skarbiec historii polskiej. t. II, Paryż 1840, s. 40.. Podpisał konfederację warszawską 1573 rokuWłodzimierz Budka, Kto podpisał konfederację warszawską 1573 R.?, w: Reformacja w Polsce. R.1 1921 nr 4, s. 318.. Ostatecznie jednak na elekcji zgodził się na wybór Henryka Walezego.