Mesotitsch osallistui ensimmäiseen maailmancup-kilpailuunsa Pokljukassa kaudella 1999–2000. Ensimmäisen pistesijansa hän sai oltuaan normaalimatkalla 22. Salt Lake Cityssä kaudella 2000–2001. Ensimmäisen voittonsa hän saavutti Anterselvan normaalimatkan kilpailussa kaudella 2001–2002. Aiemmin hän ei ollut sijoittunut maailmancupissa kertaakaan kymmenen parhaan joukkoon. Samana viikonloppuna hän sijoittui takaa-ajokilpailussa kolmanneksi. Seuraavan kerran hän sijoittui kolmen parhaan joukkoon oltuaan toinen Anterselvan normaalimatkan kilpailussa kaudella 2009–2010. Samana viikonloppuna hän voitti takaa-ajokilpailun. Kaudella 2010–2011 hän voitti normaalimatkan maailmancup-kilpailun Pokljukassa. Kaudella 2012–2013 hän oli kolmas Anterselvan takaa-ajokilpailussa ja kaudella 2013–2014 kolmas Östersundin normaalimatkalla. Itävallan viestijoukkueen jäsenenä hän on ollut voittamassa maailmancup-viestiä Pokljukassa kaudella 2001–2002, Hochfilzenissä ja Oberhofissa kaudella 2008–2009 sekä Hochfilzenissä kaudella 2009–2010.