Возвращение во властные структуры произошло только в январе 1816 года. Указом императора Н.С. Мордвинов был вновь назначен на должность председателя Департамента государственной экономии Государственного совета. Проработав на этой должности два года, Мордвинов попросил императора предоставить ему длительный отпуск и разрешить выехать на лечение за границу. Александр I удовлетворил прошение, и Мордвинов два года жил в Германии, Франции, Англии, Италии.
Вернувшись в Россию в 1820 году, Николай Семенович вновь поступает на государственную службу. По распоряжению императора он включен в состав Комитета финансов и Комитета министров, а в период с июня 1821 года по декабрь 1838 года был председателем соединенного Комитета Департамента гражданских и духовных дел и Департамента государственной экономии Госсовета. Дважды – по указу императора Александра I (1823), а позднее и Николая I (1826) – в связи с отсутствием князя П.В. Лопухина и графа В.П. Кочубея Н.С. Мордвинов исполнял обязанности председателя Государственного совета. Признанием его заслуг стало награждение 12 декабря 1823 года орденом Андрея Первозванного. Одновременно с исполнением всех этих обязанностей Мордвинов продолжает активную общественную работу в Вольном экономическом обществе, президентом которого он был с мая 1823 года по декабрь 1840 года.
Следует отметить, что способности и высокий уровень квалификации Н.С. Мордвинова признавали не только в правительственных кругах. Либеральные взгляды на организацию экономических процессов, предложения о необходимости реформирования системы управления и проекты, направленные на смягчение межсословных перегородок, привлекали внимание членов различных тайных оппозиционных обществ. Возможно, именно поэтому в показаниях декабристов А.Н. Андреева, К.Ф. Рылеева, П.Г. Каховского и С.П. Трубецкого Мордвинов был назван в числе возможных кандидатов в члены планируемого Временного революционного комитета. Эта информация стала формальным основанием для проведения секретного расследования о его причастности к тайным обществам. По результатам работы следственной комиссии все обвинения против Мордвинова были сняты, а материалы расследования уничтожены по приказу Николая I. Более того, 1 июня 1826 года он был назначен членом Верховного уголовного суда по делу декабристов, но стал единственным, кто отказался подписывать решение о смертном приговоре нескольким участникам восстания.