Około połowy kwietnia 1942 r. udało mu się dotrzeć do Lwowa. W tym czasie posługiwał się dokumentami na nazwisko Mikołaj Wajda, które udało się uzyskać na podstawie metryki zmarłego syna przyjaciół. Tam nawiązał kontakt z polskim podziemiem zbrojnym – Armią Krajową – w której szeregi wstąpił, a udało mu się to dzięki Stefanii Stipal. Od listopada 1942 r. zaczął kierować inspektoratem Lwów-miasto wywiadu wojskowego. W tym czasie uczestniczył w przeprowadzeniu kilku akcji. Między innymi w kwietniu 1943 roku dowodził ubezpieczaniem akcji odbicia Lecha Sadowskiego - "Wasyla" z więziennego szpitala. Od 15 sierpnia 1944 r. pełnił natomiast funkcję dowódcy zgrupowania odwodowego wywiadu i kontrwywiadu Armii Krajowej. W ramach akcji „Burza” dowodził zajmowaniem rejon Starego Uniwersytetu we Lwowie. W konspiracji używał pseudonimów „Wojciech”, „Lis”, „Śruba”, „Osmoza”, „Ścigacz”. Sowiecki kontrwywiad aresztował Mieczysława Borodeja 31 lipca 1944 r. (według innego źródła aresztowanie miało miejsce 26 lipca 1944 r.).