Мазепы не удалось удержать власть, и в 1668 году гетманская булава перешла в руки Петра Дорошенко, заклятого врага Яна Казимира. А с нею вместе, как бы «в наследство», перешел на службу и Иван Мазепа, ставший личным секретарем нового гетмана. Нужно заметить, что уже тогда в молодом царедворце проявилась удивительная способность заранее предвидеть падение своего господина и вовремя находить себе нового.
На службе у Дорошенко Иван Степанович во всей красе продемонстрировал свои дипломатические таланты. В качестве посредника он участвовал в переговорах с польским королем, турецким султаном и московским царем. В частности, им были подготовлены материалы позорного для Польши Бучацкого договора 1672 года, по которому Подолия отходила туркам, а Брацлавщина и южная Киевщина образовывали «независимую» державу П. Дорошенко под протекторатом Турции. Выполняя поручения гетмана, И. Мазепа в 1674 году отправился к турецкому султану. В качестве дара ему он вез 15 пленных запорожских казаков. Но возглавляемое им посольство было захвачено казацким кошевым атаманом Иваном Сирко. И хотя за выдачу казаков «неверным» Мазепе грозила верная смерть, атаман посчитал, что весьма образованный шляхтич может пригодиться гетману Левобережной Украины Ивану Самойловичу. Тем более, что Мазепа охотно рассказывал о планах и замыслах Дорошенко, а Самойлович ловко использовал эти откровения для компрометации своего политического противника: это было время политической конфронтации гетманов Левобережной и Правобережной Украины. Так бывший личный секретарь Дорошенко стал генеральным есаулом в войске Самойловича, а это был высший чин после чина гетмана! Мазепа так сумел расположить к себе гетмана, что тот даже поручил ему обучение своих сыновей.
Теперь по долгу службы Мазепе нередко приходилось бывать в Москве. Иван Степанович был весьма состоятельным человеком, во многом благодаря выгодному браку: он женился на богатой вдове Анне Фридрикевич, и после ее смерти в 1702 году унаследовал имения, насчитывавшие более 100 тысяч крестьян! Мазепа не жалел денег и драгоценностей на подкуп царских вельмож. Это помогло ему в кампании против своего покровителя – Самойловича. После неудачного Крымского похода 1687 года часть казацкой старшины, не без участия Мазепы, подала в Москву жалобу на гетмана Самойловича, в результате которой тот был отстранен от власти и отправлен в ссылку. А Иван Степанович при содействии задаренного им князя В. Голицына, получившего только золотом 10 тысяч рублей, тут же был избран на казацкой раде в Коломаке гетманом Левобережной Украины. Так исполнилась мечта Мазепы о том, чтобы стать хозяином собственного государства.
Первым внешнеполитическим шагом новоиспеченного гетмана стало подписание новых положений договора с московским царем. Согласно Коломакским статьям от 25 июля 1687 года, Левобережная Украина стала неотъемлемой частью в составе Российского государства. Затем последовали гетманские универсалы на право владения землей и другой собственностью
