1939 wurde Mehlhorn zum SS-Oberführer befördert. Heydrich setzte ihn kurz darauf neben Werner Best, Walter Schellenberg, Kurt Pomme und Karl Wilhelm Albert als einen von fünf Direktoren der Nordhav-Stiftung ein. Später im selben Jahr beteiligte sich Mehlhorn an der Organisation am Überfall auf den Sender Gleiwitz.