Unter seiner Führung erreichte dieser neue NATO-Eingreifkorpsstab den für Auslandseinsätze notwendigen Ausbildungsstand. Von August 2005 bis Mai 2006 führte Del Vecchio mit seinem Stab die internationale Schutztruppe ISAF in Afghanistan. Das NRDC-IT unterstand bei diesem Einsatz dem Allied Joint Force Command Brunssum in Brunssum, Niederlande.
Del Vecchio befehligte von September 2007 bis März 2008 das italienische Einsatzführungskommando in Rom-Centocelle. Die Regierung Prodi zog ihn Ende 2007 für den Posten des Generalstabschefs der Streitkräfte in Betracht. Im März 2008 schied Del Vecchio als hochdekorierter Generalleutnant aus dem aktiven Dienst aus, nachdem er das Angebot des Vorsitzenden der Demokratischen Partei, Walter Veltroni, angenommen hatte, bei den Parlamentswahlen in Italien 2008 für die linksliberalen Demokraten zu kandidieren.
Mauro Del Vecchio war von 2008 bis 2013 Mitglied des italienischen Senats.