Повернення в Україну та служба у Дорошенка
З 1663 року Іван Мазепа жив у родовому маєтку в селі Мазепинці; після смерті батька успадкував посаду чернігівського підчашого.
Наприкінці 1669 року вступив на службу до гетьмана Петра Дорошенка, що стало «переломним моментом» (Дорошенко) у житті та діяльності майбутнього гетьмана, який відтоді цілковито віддав себе українській державній справі.[джерело не вказано 1232 дня].
Поява Мазепи при чигиринському гетьманському дворі була пов'язана з великою зміною у його особистому житті: у Корсуні, десь у 1668–1669 роках, одружився з трохи старшою від нього вдовою Ганною Фридрикевич, про яку мало що відомо. Невідомо також, чи мала вона дітей від Мазепи. Здається, мала доньку, яка померла в дитинстві («Historische Remargues», 22.I. 1704, Humburg sub dato 27.Xl.1703, Москва, Мацьків, 116).
У Дорошенка Мазепа був спочатку ротмістром надвірної корогви, себто командиром гетьманської гвардії, згодом (десь біля 1674 року) виконував обов'язки генерального осавула. Брав участь у війні Дорошенка як союзника Туреччини проти Польщі (похід у Галичину 1672 року). Не був генеральним писарем: сучасну вістку про це (дуже популярну досі в історичній літературі) спростував Дорошенко (генеральним писарем у 1669–1676 роках був Михайло Вуяхевич-Височинський). Дорошенко оцінив великі здібності («росторопності й цікавості», як каже Величко) Мазепи, доручав важливі дипломатичні місії.
Перехід до Самойловича
Іван Мазепа
У червні 1674 року Дорошенко послав Мазепу до Криму й Туреччини, дав татарський ескорт, кілька полонених козаків з Лівобережжя, призначених у подарунок ханові та султанським достойникам. Під час подорожі біля річки Інгул Мазепа попав у руки запорожців, які могли його вбити; кошовий отаман Іван Сірко впізнав Мазепу і врятував. Коли гетьман Лівобережної України Іван Самойлович довідався про це, зажадав у Сірка видати йому Мазепу. Сірко спочатку відмовив, але під тиском московського уряду змушений був відіслати Мазепу до Батурина (липень 1674 року). Досвідом у міжнародних справах, бездоганними манерами Мазепа переконав Самойловича зробити його довіреною особою (був обраний військовим осавулом).
Булава гетьмана Лівобережної України до рук Івана Мазепи потрапила 1687 року у результаті чергової антигетьманської змови генеральної старшини, інспірованої фаворитом тодішньої російської правительки Софії князем Василієм Голіциним; гетьмана Івана Самойловича було позбавлено влади, заслано до Сибіру. Невдовзі сам фаворит потрапив в опалу, попрямував слідами Самойловича, втратила владу Софія. Здавалося, за такого розкладу сил гетьманувати Мазепі залишилися лічені дні; у таких непевних умовах зумів втримати владу, істотно зміцнив власні позиції.
Мав тоді 50 років, був людиною з величезним життєвим та політичним досвідом. Обрання Мазепи пов'язане було з підписанням нових, «Коломацьких статей» (основа — «Глухівські статті» Многогрішного 1669 року, з деякими додатками на користь Москви).
Так, було застережено, що Україна не сміє порушувати вічний мир з Польщею і повинна підтримувати добросусідські стосунки з Кримом. Знову заборонено Україні мати дипломатичні стосунки з іншими державами. Крім залог та воєводів, що були в Києві, Чернігові, Ніжині, Переяславі та Острі, московська залога мала стояти в гетьманській резиденції — Батурині — для постійного контролю над гетьманським урядом. Заборонялося «голосов испущать», що «Малороссийский край гетманского регименту», а тільки казати, що він належить до єдиної держави з Великоросійським краєм. Тому мусить бути вільний перехід з Москви в Україну. Гетьман і старшина повинні дбати про зміцнення зв'язків між двома народами.