Po jego ukończeniu, w grudniu 1940 r., został przydzielony do 305 dywizjonu bombowego „Ziemi Wielkopolskiej”, gdzie rozpoczął loty na bombowcach Vickers Wellington.
8 lutego 1941 został skierowany na kurs w szkole nawigacji 6 Air Observer Navigation School w Staverton. Do macierzystej jednostki powrócił 11 kwietnia tego roku. Dywizjon w tym czasie borykał się z problemami kadrowymi, zwłaszcza brakowało strzelców i ich stanowiska obsadzano oficerami. Na tym stanowisku Mieczysław Gorzeński uczestniczył w 16. lotach bojowych na bombardowanie i minowane na Vlaardingen, Boulogne, Duisburg, Kolonię, Cherbourg, Hamburg, Bremę, Wilhelmshaven, Mannheim, Düsseldorf, Frankfurt nad Menem, Essen, Osnabrück, Bielefeld, Norymbergę oraz Brest. 1 września 1941 został mianowany na stopień kapitana.
Nocą z 26 na 27 lutego 1942 wystartował samolotem Wellingtona Mk II SM-R (nr W5423) na bombardowanie Kilonii z załogą: por. Jan Orzechowski (pierwszy pilot), ppor. pil. Stanisław Żeromski (drugi pilot), kpt. obs. Aleksander Golczewski (nawigator), ppor. Walerian Gidaszewski (radiotelegrafista) oraz kpr. Edward Cegłowski (strzelec). Nad celem samolot został uszkodzony ogniem artylerii przeciwlotniczej i lądował przymusowo. Eksplodował przy przyziemieniu, cała załoga zginęła.