最初は飛行機酔いのため飛行任務には適さないと診断されたが、卒業時は首席だった。その間、中尉に進級し、またドイツ国防軍によってドイツ空軍（ルフトヴァッフェ）が設立された時期にあたる。1935年1月から5月にかけて空軍戦闘機搭乗員養成課程に在籍し、卒業後の同年7月、シュベリン急降下爆撃隊に配属された。ラインラント進駐時にはルール地方を飛びデュッセルドルフに到着一番乗りを果たした。1936年からのスペイン内戦では、1938年にコンドル軍団へ志願し、アドルフ・ガーランドから第88戦闘飛行隊第3中隊長を引き継いで、新型戦闘機メッサーシュミット Bf109の高速性能を生かしたロッテ戦法、さらにそれを発展させ、ロッテ2組戦闘機4機からなるシュヴァルム戦法（編隊が4本の指に似ているのでフィンガーフォーとも言う）を編み出した。そしてメルダース自身は14機を撃墜し、コンドル軍団のトップ・エースとなった。