W 1992 płk Mieczysław Cieniuch objął stanowisko szefa Oddziału Operacyjnego, a w 1993 zastępcy szefa sztabu do spraw operacyjnych w Sztabie Pomorskiego Okręgu Wojskowego w Bydgoszczy. Od 1996 do 1998 był dowódcą 8 Bałtyckiej Dywizji Obrony Wybrzeża im. Bartosza Głowackiego w Koszalinie.
11 listopada 1996 otrzymał awans na stopień generała brygady. W 1998 rozpoczął służbę w Sztabie Generalnym Wojska Polskiego w Warszawie, gdzie początkowo kierował Zarządem Dowodzenia, a od 2000 Generalnym Zarządem Planowania Strategicznego P5. W dniu 15 sierpnia 2001 został mianowany generałem dywizji..
4 lipca 2003 został wyznaczony na stanowisko I zastępcy szefa Sztabu Generalnego Wojska Polskiego, a 15 sierpnia 2003 otrzymał nominację na stopień generała broni.. W okresie od 31 stycznia do 27 lutego 2006 pełnił obowiązki szefa Sztabu Generalnego Wojska Polskiego, a 19 kwietnia 2006 został polskim przedstawicielem wojskowym przy Komitetach Wojskowych NATO i Unii Europejskiej w Brukseli. Od czasu powrotu do Polski w 2009 pełnił funkcję radcy ministra ON Bogdana Klicha.