Następnie opuścił Polskę. Trafił do Francji, gdzie był w organizowanym polskim dywizjonie bojowym w Mions od kwietnia do czerwca 1940 roku, do upadku Francji. Później znalazł się w Wielkiej Brytanii. Służył w 304 dywizjonie bombowym „Ziemi Śląskiej im. ks. Józefa Poniatowskiego” i w dywizjonie 301 do zadań specjalnych „Ziemi Pomorskiej – Obrońców Warszawy”. Był w składzie jednej z 10 załóg, który wykonał z 28 na 29 grudnia 1944 roku lot do Polski na samolocie Liberator. W 1944 roku został przeniesiony do dywizjonu 138.
W 1945 roku został przydzielony do brytyjskiego . 22 listopada 1945 roku w randze pilota wykonywał zaplanowany lot do Indii, po starcie z lotniska w Merryfield samolot Consolidated Liberator C.VIII KH 126 nie osiągnął odpowiedniej wysokości, po czym rozbił się przy Castle Farm we wsi Buckland St Mary, nieopodal Somerset. W wyniku katastrofy zginęło 27 osób lecących na pokładzie maszyny (26 na miejscu i jedna osoba w szpitalu; 5 osób polskiej załogi oraz 22 brytyjskich pasażerów).
Leopold Mielecki został pochowany na cmentarzu Ilminster Cemetery Joint Burial Board w Ilminster (grób nr 3591).