29 listopada 1830 roku, kiedy podchorążowie ze Sprzysiężenia Wysockiego szturmowali Belweder – oddział, w którym służył Ludwik Mierosławski, również opowiedział się po stronie powstańców. Sam Mierosławski wyróżnił się następnego dnia podczas szturmu na warszawski Arsenał nie tylko odwagą, ale i sporą wiedzą o taktyce walki, toteż otrzymał stopień podporucznika. Porucznikiem był już w niespełna trzy miesiące później, w bitwie pod Grochowem, kiedy to 54 tys. polskich powstańców powstrzymało ofensywę liczących 115 tys. żołnierzy wojsk carskich.
Kilka lat później, kiedy Mierosławski próbował swoich sił literackich – napisał nawet poemat pt. „Bitwa Grochowska”, ale utwór nie zdobył uznania i wkrótce został całkowicie zapomniany.
Po upadku Powstania Listopadowego, w końcu 1831 roku, Mierosławski wyruszył przez Kraków do Francji. W Paryżu zasłynął rychło jako aktywny działacz najpierw Młodej Polski, potem Towarzystwa Demokratycznego Polskiego. Wykładał poza tym na kursach wojskowych i dużo pisał. Z całego jego dorobku pisarskiego uznanie przyniosły mu jednak tylko dzieła historyczne i wojskowe, w tym np. „Rozbiór krytyczny kampanii 1831 roku”. Bez echa pozostały natomiast jego poematy (jak choćby wspomniana już „Bitwa Grochowska”) czy utwory sceniczne. Kilka jego utworów literackich wywołało nawet zgorszenie scenami uznanymi za perwersyjno-erotyczne (dotyczyło to szczególnie „Żelaznej Maryny”).
Po Powstaniu Listopadowym uchodził Mierosławski za znakomitego znawcę strategii walk powstańczych, a przy tym otaczał go nimb radykalnego rewolucjonisty, toteż w 1845 roku wybrano go w skład Centralizacji Towarzystwa Demokratycznego Polskiego. Była to struktura, która poprzez emisariuszy przygotowywała na ziemiach polskich kolejne powstanie. Termin wybuchu powstania ustalono na początek 1846 roku, a na naczelnego wodza tego powstania wybrano właśnie Ludwika Mierosławskiego.
Do Wielkopolski przybył Mierosławski, w chwili gdy gromadziły się pierwsze, prymitywnie uzbrojone, oddziały powstańcze. Ruszył z nimi w kierunku Małogoszczy, skąd planował zaatakować Rosjan w twierdzy w Dęblinie. Walkę z Rosją uważał bowiem za cel podstawowy powstania. Liczył przy tym, że Prusacy zachowają względną neutralność.
Niestety, przeliczył się. Prusacy, którzy rozszyfrowali przygotowania do powstania, już w pierwszych dniach 1846 roku przystąpili do aresztowań. Mierosławski trafił do więzienia 12 lutego 1846 roku, zresztą prawdopodobnie na skutek donosu kogoś z jego otoczenia. Tak generał Mierosławski przegrał pierwszą swoją bitwę, nim została ona stoczona...
W sierpniu 1847 roku Ludwik Mierosławski stanął przed sądem w Berlinie i wraz z kilkoma przyjaciółmi został skazany na karę śmierci.
Na szczęście, nim zakończyło się postępowanie apelacyjne w całej sprawie – w Berlinie wybuchły rozruchy poprzedzające Wiosnę Ludów. Mierosławski i jego towarzysze zostali wraz z innymi więźniami uwolnieni przez tłumy zrewolucjonizowanych mieszkańców Berlina. Wystąpił wtedy nawet na jednym z wieców, na którym wzywał mieszkańców Prus do walki z Rosją, ale nikomu nie trafiło to do przekonania, bo zebrani chcieli walczyć raczej o demokratyczne Prusy.
Potem, wbrew namowom przyjaciół, Mierosławski nie pojechał do Paryża, ale udał się znowu do Wielkopolski, gdzie tliło się jeszcze powstanie. Tym razem występuje w roli naczelnika Wydziału Wojskowego przy Komitecie Narodowym, który kierował walką. Większość członków tego Komitetu opowiadała się już wprawdzie za przerwaniem walki, ale na czele mniejszości, która miała odmienne zdanie, stanął właśnie Ludwik Mierosławski.
10 kwietnia 1848 roku Mierosławskiego okrzyknięto nawet we Wrześni wodzem wojsk powstańczych w Wielkopolsce. Niestety, po dwu przegranych bitwach (pod Wrześnią i pod Miłosławiem) wódz stracił wojska, a w końcu trafił do pruskiego więzienia. Od niechybnej śmierci uratowała go tym razem bardzo energiczna interwencja dyplomatyczna Francji. Z prawnego punktu widzenia Mierosławski był wszak obywatelem francuskim.
Po opuszczeniu pruskiego więzienia wiódł Mierosławski żołnierskie życie w różnych krajach. Najpierw więc – w 1849 roku – dowodził nieudaną kampanią na Sycylii. W czerwcu tego samego roku był już dowódcą rewolucyjnej armii w Badenii i Palatynacie, którą wojska pruskie rozbiły rychło w rejonie Restattu. Mierosławski złożył wtedy dowództwo i przepełniony goryczą, wrócił do Paryża. Tu się z kolei zorientował, że śledzi go francuska policja – więc przestał się afiszować działalnością polityczną. Poświęcił się wtedy bez reszty swoim wynalazkom wojskowym, w tym przenośnym szańcom obronnym oraz tornistrom kuloodpornym, które dały potem początek tak powszechnym dziś kamizelkom kuloodpornym.
Dopiero w 1858 roku policyjny dozór nad Mierosławskim rozluźnił się, więc wrócił on do działalności politycznej w kręgach emigracji polskiej.
W 1860 roku należał do głównych organizatorów Polskiej Szkoły Wojskowej w Genui (przeniesiona potem została do Cuneo). Powierzono mu nawet funkcję komendanta szkoły, ale długo ociągał się z przyjazdem, toteż placówką kierował faktycznie Marian Langiewicz. Do Cuneo Mierosławski w końcu przybył, ale komendantem szkoły był już generał Józef Wysocki, więc jemu pozostały tylko wykłady z taktyki.
Po likwidacji szkoły przez Włochów w 1862 roku – Mierosławski powrócił do Paryża, gdzie polskiej emigracji niepodległościowej przedstawił swoją koncepcję tzw. powstania zsynchronizowanego. Owa synchronizacja polegać przy tym miała nie tylko na współpracy wszystkich regionów polskich, ale i na uzyskaniu poparcia różnych kręgów społecznych, w tym również chłopów.
Kiedy jednak w październiku 1862 roku przygotowujący w kraju powstanie radykalny obóz tzw. czerwonych zasugerował wyzwolenie chłopów z pańszczyzny – Mierosławski gwałtownie przeciwko temu zaprotestował.
Mimo wszystko mianowano go dyktatorem powstania, które miało wybuchnąć w nocy z 22 na 23 stycznia 1863 roku, toteż przeszło do historii jako Powstanie Styczniowe. Mierosławski przybył do kraju w kilka dni po wybuchu walk, stanął na czele oddziałów powstańczych na Kujawach, ale poniósł dwie dotkliwe porażki: 19 lutego – pod Krzywosędzem, małą wsią pod Radziejowem, a w dwa dni później – pod pobliską Nową Wsią.
W tej sytuacji Mierosławski utracił tytuł dyktatora na rzecz Mariana Langiewicza. Wyjechał wprawdzie do Krakowa, mianował się naczelnym wodzem wojsk powstańczych poza zaborem rosyjskim, ale na każdym kroku próbował zdyskredytować Mariana Langiewicza i kierownictwo Powstania Styczniowego.
Tak zaczął się najmniej sympatyczny okres w życiu Mierosławskiego. Najpierw bowiem długo upominał się o tytuł naczelnego wodza wojsk polskich, których nie było. Potem – w 1865 roku, sam wyznaczył się na przywódcę działającego we Francji Towarzystwa Demokratycznego, z której to funkcji usunięto go siłą (w 1870 roku). W końcu pokłócił się z całą polską emigracją.
Jeszcze jedną piękną jego kartą było natomiast objęcie w 1871 roku komendy nad obroną Lyonu przed wojskami pruskimi. Niestety, próba wykorzystania jego wynalazku wojskowego: ruchomego obozu warownego – zakończyła się niepowodzeniem.
Mierosławski rodziny nigdy nie założył. Zmarł w samotności 22 listopada 1878 roku w Paryżu i został pochowany na cmentarzu w dzielnicy Montparnasse.