W 1932 r. Piotr Stermich-Valcrociata zaangażował go do Studia Operowego przy nowo utworzonym w Warszawie Towarzystwie Opery Narodowej. Mierzejewski pracował tam do 1934 r. i wspólnie z adeptami studia przygotował m.in. „Uprowadzenie z seraju” Wolfganga A. Mozarta. Równocześnie występował na koncertach filharmonicznych w Warszawie zyskując nawet u surowych krytyków, jak Piotr Rytel, wysokie oceny za „wręcz doskonałe interpretacje” („Gazeta Warszawska” z 9 stycznia 1934).

Począwszy od sezonu 1933/1934 był dyrygentem w Teatrze Wielkim w Warszawie, gdzie dyrygował m.in. „Faustem” Gounoda (1933), „Halką” i „Strasznym dworem” Moniuszki (1934 i 1936). Od 1936 był drugim dyrygentem Orkiestry Symfonicznej Polskiego Radia, z którą wykonał po raz pierwszy w Polsce m.in. utwory Aleksandra Tansmana (1936). Dyrygował też koncertami w filharmonii w Warszawie, m.in. z udziałem Jana Hofmana (1938) i Nikołaja Orłowa (1939).