בחודש מרץ 1947, לאחר מעצרו של יצחק אבינועם, מונה למפקד מחוז ירושלים של האצ"ל, בדרגת גונדר, תפקיד בו שימש עד פירוק האצ"ל בספטמבר 1948. רענן שימש בתפקיד זה גם במהלך תקופה הקשה של המצור על ירושלים במלחמת העצמאות. הפעולה הגדולה ביותר שהאצ"ל ביצע באותה תקופה הייתה ההתקפה על הכפר דיר יאסין, ממערב לירושלים, שנערכה בשיתוף עם ה"לח"י" ובהסכמה מפורשת (בכתב) של "ההגנה". מרדכי רענן הדגיש ללוחמים כי חל איסור לפגוע בנשים, ילדים, זקנים ושבויים. רענן אמר גם כי תושבי הכפר יוזהרו בעזרת רמקולים על המתקפה הקרבה על מנת לתת להם הזדמנות לנוס על נפשם, וכי הדרך לעין כארם, שיועדה להיות נתיב מילוט לתושבי הכפר, תישאר פתוחה לשם כך.