Po ukończeniu studiów do końca 2006 pozostawał w rezerwie kadrowej Ministra Obrony Narodowej.
W styczniu 2007 wyznaczony został na stanowisko zastępcy szefa Zarządu Planowania Operacyjnego P-3 Sztabu Generalnego WP, a następnie 27 czerwca na szefa Zarządu Analiz Wywiadowczych i Rozpoznawczych P-2 SG WP. W 2007 Prezydent RP Lech Kaczyński awansował go na stopień generała brygady. Od 15 lipca 2008 pełnił obowiązki szefa Zarządu Planowania Strategicznego P-5 SG WP. W 2009 Prezydent RP Lech Kaczyński awansował go na stopień generała dywizji. 1 października 2010 został I zastępcą szefa Sztabu Generalnego WP. W 2011 Prezydent RP Bronisław Komorowski awansował go na stopień generała broni. 23 kwietnia 2013 prezydent RP Bronisław Komorowski mianował go z dniem 7 maja 2013 na stanowisko szefa Sztabu Generalnego Wojska Polskiego.. 30 lipca 2014 Prezydent RP Bronisław Komorowski awansował go na stopień generała. Akt mianowania otrzymał 15 sierpnia 2014. 29 kwietnia 2016 prezydent RP Andrzej Duda mianował gen. Mieczysława Gocuła z dniem 7 maja 2016 na drugą kadencję.. 31 stycznia 2017 zakończył zawodową służbę wojskową, przechodząc w stan spoczynku.. W styczniu 2024 został doradcą ministra obrony narodowej Władysława Kosiniaka-Kamysza oraz szefem zespołu analizującego działania resortu MON w latach 2015–2023.