После битвы при Маренго в 1800 году Мельци был приглашён во Францию для участия в разработке нового политического порядка в Италии. Когда была основана Итальянская республика с Наполеоном в качестве главы государства, Мельци д’Эриль был назначен вице-президентом. В течение трёх лет существования Итальянской Республики Мельци д’Эриль во многом способствовал её развитию, а также обновлению города Милана, который был выбран столицей нового королевства. Тем не менее, когда в 1805 году было провозглашено создание королевства Италия, Наполеон выбрал в качестве своего губернатора Эжена де Богарне, а Мельци д’Эриль каким-то образом был отстранён от нового правительства. В качестве своего рода компенсации он получил титул герцога Лоди. После этого он ушёл в отставку, но остался убеждённым сторонником автономии Италии и откровенным критиком наполеоновского правления.