Como capitão, auxiliou o então general Mascarenhas de Morais a organizar a Força Expedicionária Brasileira (FEB). Participou da Segunda Guerra Mundial integrando a FEB, no teatro de operações do Mediterrâneo, integrando o IV Corpo de Exército Aliado, no Estado-Maior da FEB, como oficial de ligação entre o 4º Corpo de Exército dos EUA, comandando pelo General Grittenberger, e a divisão brasileira. Participou no combate de Monte Castelo, como Comandante da 2ª Companhia do 1º Batalhão do 11º Regimento de Infantaria. Ao retornar ao Brasil, fez parte da Comissão de Repatriamento dos militares da FEB mortos em combate.[5][6]
Durante dois anos e meio, foi adido militar na Bolívia (1957-1959).
A partir da renúncia do presidente Jânio Quadros, em 1961, Meira Mattos participou ativamente da conspiração que levaria ao golpe militar de 1964, dele participando com o deslocamento de sua unidade, o 16º Batalhão de Caçadores, de Cuiabá a Brasília.[6] Já como coronel, foi vice-chefe do gabinete militar do presidente Castello Branco, de quem se tornara muito próximo, desde a campanha da FEB.[6] Entre novembro de 1964 e janeiro de 1965, foi interventor federal no estado de Goiás.[7][8]
Em 1965, comandou o contingente brasileiro e a chamada Brigada Latino-Americana, durante a intervenção da OEA na República Dominicana.[2][5]
Em meio ao impasse entre Castello Branco e o presidente da Câmara dos Deputados, Adaucto Lúcio Cardoso, o Palácio do Planalto decide fechar provisoriamente o Congresso Nacional.[9] Na madrugada de 20 de outubro de 1966, Meira Mattos liderou a invasão do Congresso Nacional por tropas federais. Foi a primeira vez desde o Estado Novo que o Poder Legislativo teve suas atividades suspensas por prazo determinado.[10] "O Coronel-de-Infantaria Carlos de Meira Mattos, Comandante do Batalhão de Guarda Presidencial, a tropa de choque e de elite de Brasília, é o mesmo coronel que fora a São Domingos com tropas brasileiras para permitir que os dominicanos votassem livremente. O mesmo que deixara o Brasil para defender a democracia. E é o mesmo que desembarca na porta do Congresso Nacional com extremada violência".[10]
Conforme registra Silva Neto, "dura aproximadamente cinco minutos a invasão do Parlamento pela tropa da Polícia do Exército. O primeiro militar a atravessar a porta do saguão é o Coronel-de-Infantaria Carlos de Meira Matos que, cercado de soldados da Polícia do Exército, entra em corrida acelerada pelo saguão principal do Congresso Nacional, caracterizando-se com isso a invasão das dependências do Poder Legislativo e a sua violação."[10]
Em 1967, cursou a Escola Superior de Guerra. Em dezembro de 1967 foi nomeado pela Presidência da República para presidir uma comissão
encarregada de estudar e propor soluções para o bloqueio das atividades do movimento estudantil. No relatório da comissão, concluído em abril de 1968, que ficou conhecido como Relatório Meira Mattos, além de serem apontados encaminhamentos de curto prazo para a "questão estudantil", são apresentadas sugestões para a modernização do ensino superior.[11][12][13]
↑O papel de Meira Mattos no pensamento geopolítico brasileiro. Por Pedro Henrique Luz Gabriel. In: AGUILAR, Sérgio Luiz Cruz; PALADINI, Rafaela Tamer (organizadores). Anais do VI ENABED – Encontro Nacional da Associação Brasileira de Estudos de Defesa: pensamento brasileiro em defesa. 6 a 9 de agosto de 2012. São Paulo : UNESP, 2012, p. 115.