Возвратившись в Германию уже известным пилотом, Мельдерс несколько месяцев работал в министерстве авиации Германии, где получил возможность внедрить в наставления люфтваффе все свои идеи по тактике. В марте 1939 года он был назначен командиром эскадрильи 3./JG 53.
К началу Второй мировой войны 53-я эскадра базировалась в западной части Рейха и в нападении на Польшу не участвовала. Однако объявленная англо-французским командованием «странная война» вскоре привела к воздушным стычкам и на западной границе страны. Свой первый после Испании бой Мельдерс провел уже 8 сентября 1939 года, когда звено Bf 109Е из JG 53 встретилось в воздухе с пятью французскими истребителями Кертисс Н.75. Единственным сбитым в этом поединке оказался сам Мельдерс, который в процессе вынужденной посадки скапотировал и лишь по чистой случайности остался невредим. Взять реванш ему удалось 20 сентября, уничтожив Н.75 из группы II/5. Через месяц он сбил английский бомбардировщик «бленхейм», а 22 декабря отправил к земле «харрикейн». К этому времени он уже командовал группой III/JG 53. Кроме меткой стрельбы, Мельдерс отличался также великолепным зрением, и он приложил немало усилий, чтобы еще больше развить этот ценный для летчика-истребителя дар.
К моменту вторжения немецких войск во Францию Мельдерс имел на счету 24 воздушные победы, и еще 15 самолетов он сбил в ходе сражений над французской территорией. Его 128-й боевой вылет едва не оказался последним. Мельдерс так описывал события 6 июня 1940 года: «Сверху появились три неопознанных самолета. Набрав высоту 7000 м, мы увидели наши «мессершмитты». Вновь снизились и развернулись домой. Внезапно объявились шесть «моранов» — преследую их сзади. По мере сближения разглядел еще две эскадрильи «мессершмиттов», уже вступивших в бой с противником. Они первыми начали поединок, и я ушел в сторону, чтобы осмотреться. Завязался обычный бой. «Мораны» дрались отчаянно — один «мессершмитт» в пламени врезался в землю; пилот, наверное, погиб. Некоторое время я наблюдал за схваткой, а затем атаковал «моран», который безрезультатно обстреливали три «мессершмитта». Вскоре мне удалось поймать вражеский самолет в прицел, но он постоянно маневрировал, а затем внезапно выполнил переворот и оказался сзади и несколько ниже меня. Черт побери — француз открыл огонь.
Я заложил вираж и ушел в сторону солнца. Противник, по-видимому, потерял меня, так как развернулся в противоположную сторону и скрылся из виду. Надо мной пара «мессершмиттов» продолжала преследование последнего «морана». Он пытался уйти вниз, увертываясь из пулеметных очередей. Я посмотрел назад. Высота была примерно 800 м. Вдруг раздался грохот, и искры рассыпались по кабине моего самолета. Рычаг управления двигателем разлетелся на кусочки, а ручка управления провалилась вперед. Я начал падать вертикально вниз, и оставалось только покинуть самолет…».
