En 1813, pasó a las órdenes del coronel Domingo French, hizo la campaña para atacar la fortaleza denominada "El Quilombo" situada a orillas del río Yaguarón (actualmente en la frontera con el Brasil).
Regresó a Buenos Aires, con sus obtenidos méritos pero se encontró en medio de la crisis del año 1820.
Apoyó la idea de un Congreso Federativo Argentino y se opuso a la política del general Soler.
Se incorporó al ejército del caudillo entrerriano Francisco Ramírez, en la lucha contra Artigas, que había ocupado Entre Ríos.
Llegado al fin de su mandato, fijado por ley a los gobernadores, fue reelegido en tres ocasiones.
Posteriormente, el General Alvear lo destacó al frente de la división fuerte del ejército, que contaba con unos 1800 hombres.
Más tarde ese mismo año, previa consulta al gobierno, renunció a su puesto en el ejército al ser nombrado diputado por la provincia de La Rioja a la Convención Constituyente de Santa Fe.
Más tarde, esas normas fueron requeridas por los gobiernos de Brasil y Uruguay para ser adoptados como modelos.
Ante la invasión del general Juan Galo de Lavalle en 1840, Mansilla no quiso tomar parte en la lucha entre su cuñado y su antiguo compañero de armas, por lo que se limitó a acompañar al comisionado del gobierno francés -Mr.
Halley- para ofrecerle las seguridades y garantías que pudiese para concluir la paz luego de sus derrotas en Santa Fe y Quebracho Herrado proponiéndole (amén de la amnistía) un puesto diplomático en el exterior; pero Lavalle le prohibió la entrada en su campamento.
Al encontrarse la nave capitana francesa de frente a las baterías defensoras, éstas abren fuego matando en el acto a 28 hombres de dicho buque y dañando seriamente su arboladura (contabilizando 11 disparos sólo en el palo mayor).
Acto seguido los invasores intentan aproximarse a las cadenas para cortarlas, pero son repelidos por el intenso fuego de los defensores.
a lo cual el italiano (luego de tomar su catalejo) contesta: "¡Son corpos, usía!".
Con la considerable disminución en los disparos de la escuadra defensora, los atacantes vuelven sobre las cadenas encabezados por el buque Firebrand y, a martillazos sobre un yunque, logran cortarlas.
Posteriormente interviene la caballería argentina que logra equiparar un poco la situación, pero no puede evitar la derrota ante semejante disparidad de fuerzas.
Si bien la flota invasora logró abrirse paso y continuar su camino hacia Corrientes, el enfrentamiento implicó para los vencedores un saldo pírrico.
En Quebracho ocurrió el enfrentamiento más importante; esta vez el terreno le permitió a Mansilla colocar sus baterías en una posición más alta, por lo que las fuerzas argentinas no sufrieron los daños que habían soportado en la Vuelta de Obligado.
Napoleón III y su corte imperial, lo recibieron con honores y le concedieron un trato preferencial, pese a haber sido su enemigo, por considerar que había defendido a su patria de la invasión extranjera.
Su hija Eduarda Mansilla, por su talento literario y musical, es considerada en forma unánime una de las principales escritoras argentinas del siglo XIX.
En 1989, se formó una Comisión Permanente de Homenaje al general Lucio Norberto Mansilla para honrar su memoria.